1. No category

UPTEC ES 15002
Examensarbete 30 hp
Januari 2015
Validering av glidande statorfötter
på Hissmofors G6 och G7
Martin Karlsson
Abstract
Validation of sliding stator feet for Hissmofors G6 and
G7
Martin Karlsson
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet
UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet
Lägerhyddsvägen 1
Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536
751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Jämtkraft AB has recently modernized its hydropower station at Hissmofors by
replacing four older worn out units with two new units. The generators uses a
concept with sliding stator feet to deal with the thermal movements that occur in the
stator during operation when the unit is operating intermittently. At other sites, this
method revealed shortcomings in the reliability. This has made Jämtkraft AB feel
uncertainty about its function and therefore want to investigate it during an early
stage.
The generators have a built-in monitoring system for the sliding stator feet and by
using data from there the function of the sliding stator feet has been investigated. The
study focused on how the different stator feet move relative to each other and how
the eccentricity and deviation from roundness changed during operation.
The results show that there are several indications that the function of the sliding
stator feet is not satisfactory. However, some results indicate well functioning stator
feet.. The recommendation to Jämtkraft will therefore be to further investigated its
performance by conducting a new roundness measurement and make new
eccentricity calculations accordingly.
Handledare: Thommy Karlsson
Ämnesgranskare: Urban Lundin
Examinator: Petra Jönsson
ISSN: 1650-8300, UPTEC ES 15002
Sammanfattning
Jämtkraft AB har nyligen förnyat sin vattenkraftstation vid Hissmofors genom att ersätta fyra äldre
uttjänta aggregat med två nya aggregat. För att hantera de termiska rörelserna som uppstår i statorn
under drift då aggregatet körs intermittent har generatorerna ett koncept med glidande statorfötter.
Det är en beprövad metod som har använts under flera årtionden men som vid flera tillfällen visat sig
ha stora problem med tillförlitligheten. Det har gjort att Jämtkraft AB känner en osäkerhet kring
funktionen för den stora investeringen som de nya generatorerna innebär och vill därför utreda
funktionen under ett tidigt stadium.
Det här arbetet syftar därför till att undersöka och analysera funktionen för de glidande
statorfötterna på de två nybyggda generatorerna vid Hissmofors. Utöver att analysera funktionen
kommer även ett antal råd till Jämtkraft AB att presenteras som beskriver hur de kan kontrollera
fötternas funktion framöver samt hur de kan gå tillväga för att få en säkrare bild av statorfötternas
status.
Analysen av fötternas funktion har delats upp i tre delar där den första delen jämför storleken på de
olika fötternas rörelser samt undersöker om det finns tendenser till att någon av fötterna låser sig
periodvis, så kallat slip-stick. Den andra delen undersöker om det finns någon eller några
referenskombinationer som ger mer fördelaktiga resultat än då den ideala centrumpunkten används.
Anledningen till att den här analysen görs är för att de ursprungliga värdena för respektive statorfot
saknas. Det medför att om nollpunkten används i excentricitetsberäkningarna erhålls mycket höga
värden som till största sannolikhet är felaktiga. Den sista delen kontrollerar hur excentriciteten
varierar utifrån de framtagna referenspunkterna som analyserades i del två. Det kontrolleras även
hur statorn avviker från rund form.
Resultaten från analysen tyder på att G7:s funktion är tillfredställande då den i de flesta fall har en
excentricitet under 2 % som enligt Norconsult AB är ett rimligt mått på maximal excentricitet för en
nybyggd vattenkraftsgenerator. På grund av osäkerheter kring de ursprungliga värdena på
statorfötterna går det inte att säga huruvida den klarar garantivillkoren på 1 %, men det finns
kombinationer som gör att excentriciteten ligger kring eller under garantivillkoren.
För G6 är resultaten kring statorfötternas funktion mer osäker, det finns kombinationer under
analysen som indikerar en fungerande maskin samtidigt som andra resultat ger en bild av en sämre
fungerande maskin. Generellt kan det dock konstateras att funktionen verkar vara sämre än för
statorfötterna på G7.
Utifrån de erhållna resultaten blir rekommendationen till Jämtkraft AB att för att kunna ge en exakt
bedömning huruvida statorfötterna uppfyller garantivillkoren vore det bra om en ny
rundhetsmätning av generatorn utförs framöver. Samtidigt borde fixpunkter sättas ut för att kunna
kontrollera givarna som mäter statorfotsförskjutningen framöver. Vidare rekommenderas också att
kontrollera fötternas rörelser i samband med längre stopp samt då smörjning av glidytorna på
statorfötterna sker.
Executive Summary
Resultatet från det här arbetet tyder på att funktionen för de glidande statorfötterna kan vara sämre
än vad Andritz Hydro garanterar. Det har dock inte gått att bevis att så är fallet men det finns ett
antal tendenser som tyder på detta. Framför allt är det G6 som har flest tendenser som tyder på
bristande funktion. Detta genom att det dels finns tydliga och återkommande tendenser till slip-stick
men också för att excentriciteten har värden som tyder på garantivillkoren eventuellt inte är
uppfyllda. För G7 finns det inte lika tydliga och upprepade tendenser till slip-stick och värdena på
excentriciteten är också lägre.
Som följd av resultaten har tre huvudsakliga rekommendationer presenterats.
1. Att kontinuerligt kontrollera funktionen för de glidande statorfötterna för att på så vis
kontrollera om funktionen förändras.
2. Kontrollera funktionen i samband med smörjning av glidytorna på statorfötterna för att
kontrollera hur det påverkar funktionen. Anledningen till detta är för att det hittills är mycket
ovanligt med smörjning av glidande statorfötter och det är därför osäkert hur det påverkar
funktionen.
3. Att utföra en ny rundhetsmätning av statorn och placera ut fixpunkter så att både överkant
och underkant av statorn kan kontrolleras. Detta görs också för att validera givarnas funktion
och därefter ha en referens för givarna framöver.
Förord
Det här examensarbetet har gått ut på att utvärdera funktionen för de glidande statorfötterna på de
två nybyggda vattenkraftsgeneratorerna vid Hissmofors VI. Projektet är utfört hos Norconsult AB i
Uppsala med Jämtkraft AB som projektägare. Jag vill passa på att tacka de personer som varit
delaktiga i mitt arbete och hjälp till att göra det möjligt att genomföra. Jag vill också rikta ett speciellt
tack till Thommy Karlsson på Norconsult AB som varit min handledare under arbetets gång och
därigenom givit mig guidning och vägledning. Jag vill också tacka Olle Wåhlen, Bert-Ola Lindström
samt Per Samuelsson vid Jämtkraft. Alla dessa tre har hjälp till vid frågor och planering av
studiebesök samt tagit emot mig på ett mycket inbjudande vis då jag varit där.
Jag vill också passa på att tacka alla andra som jag varit i kontakt med under arbetets gång och jag
hoppas att ingen känner sig glömd i och med detta.
Uppsala, November 2014
Martin Karlsson
Innehåll
1
2
3
4
5
6
7
Inledning .......................................................................................................................................... 1
1.1
Bakgrund ................................................................................................................................. 1
1.2
Syfte ......................................................................................................................................... 2
1.3
Metod ...................................................................................................................................... 2
1.4
Tidigare studier........................................................................................................................ 3
1.5
Avgränsning ............................................................................................................................. 4
Teori................................................................................................................................................. 5
2.1
Glidande statorfötter............................................................................................................... 5
2.2
Excentricitet............................................................................................................................. 5
Beskrivning av anläggningen ........................................................................................................... 8
3.1
Rundhetsmätning av statorn ................................................................................................... 8
3.2
Data från generatorerna ......................................................................................................... 9
Analys ............................................................................................................................................ 12
4.1
Kontroll av fötternas rörelse ................................................................................................. 12
4.2
Kontroll av excentricitet och rundhet ................................................................................... 16
Resultat.......................................................................................................................................... 19
5.1
Fötternas rörelse ................................................................................................................... 19
5.2
Analys av möjliga statorfotskombinationer .......................................................................... 30
5.3
Analys av statorexcentriciteten och avvikelse från rundhet ................................................. 34
Slutsats .......................................................................................................................................... 37
6.1
Resultat som tyder på att statorfötterna fungerar bra ......................................................... 37
6.2
Resultat som tyder på bristande funktion............................................................................. 37
6.3
Sammanfattande slutsats ...................................................................................................... 38
Diskussion ...................................................................................................................................... 40
7.1
Rekommendationer till Jämtkraft ......................................................................................... 41
7.2
Förslag på framtida studier ................................................................................................... 42
8
Referenser ..................................................................................................................................... 43
9
Bilagor............................................................................................................................................ 44
9.1
Bilaga 1 - Sammanställning av referenskombinationerna..................................................... 44
9.2
Bilaga 2 - Figurer över excentriciteten och dess vinkel ......................................................... 46
9.3
Bilaga 3 - Samband mellan effekt, temperatur och statorfotsposition................................. 58
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Jämtkraft AB är ett kommunalägt kraftbolag som ägs av Östersunds, Åres och Krokoms kommuner.
[1] Stommen i deras elproduktion är vattenkraften som står för 930 GWh per år vilket motsvarar 80
% av deras totala produktion. Resterande del kommer från vindkraft, solkraft och bioenergi.[2] Deras
största och äldsta vattenkraftverk är Hissmofors, det står för ca en tredjedel av företagets
elproduktion från vattenkraft och har en historia sedan 1894 då det första kraftverket byggdes.
Under årens gång har Hissmofors kraftstation sedan byggts om och byggts ut där den senaste
ombyggnationen startade i mars 2011. I och med den revs de dåvarande äldsta delarna av
kraftverket, den gamla station IV, för att ge plats åt en helt ny anläggning , station VI. Den nya
anläggningen byggdes med två aggregat med en varsin vertikalaxlad kaplanturbin och generator. [3]
Figur 1: Bild som visar de olika delarna i en vattenkraftsgenerator. Statorfötterna är symetriskt placerade under
statorstommen och syns som svarta boxar under den orangea stommen i bilden.
Då vattenkraften idag används som reglerkraft var ett av kraven som Jämtkraft hade för de nya
generatorerna att de skulle klara av de termiska rörelser som sker i generatorerna. De termiska
rörelserna sker då värmeutvecklingen i generatorn varierar då aggregatet körs intermittent. [4] I och
med de termiska rörelserna är det viktigt att bibehålla en rund stator för att på så vis minska de
pulserande krafter som uppstår till följd av en ickerund eller excentrisk stator. En annan fördel med
att försöka behålla en rund stator är att de mekaniska påfrestningarna på statorlindningen minskar
så att risken för att isoleringen nöts sönder minskar. Det finns ett antal olika lösningar för att hantera
den termiska expansionen och på så vis behålla statorn rund och koncentrisk. Exempel på dessa är:
glidande förband, fjädrande förband och snedställda förband, den sista kallas även för obliquea
element. Dessa beskrivs närmare i ett examensarbete skrivet av Alexander Rasmussen som också är
en förstudie till det här arbetet. [5]
1
Figur 2: Den vänstra bilden visar en typisk glidande statorfot med de två glidytorna och spårkilen som hindrar rörelserna i
tangentiell riktning. Den högra bilden visar en glidande statorfot vid Hissmofors och har två spårkilar, en på vardera sida
om glidytorna istället för en centrerad som den klassiska designen.
Andritz Hydro, som är det företag som levererat generatorerna till Hissmofors VI, använder sig av
glidande statorfötter, eller glidande förband som de också kallas, för att hantera den termiska
expansionen. Den valda lösningen har sina fördelar genom att glidande förband ger en kompakt och
smidig maskin att hantera. De har tidigare också ansetts vara underhållsfria men erfarenheten hos
kraftbolag är att funktionen har varierat väldigt kraftigt vilket i vissa fall medfört stora kostnader till
följd av stilleståndstid och reparationer. [5]
Då Jämtkraft likt andra kraftbolag har haft problem med kraftstationer som använder sig av glidande
förband för att hantera de termiska rörelserna vill de försäkra sig om att nybyggda Hissmofors VI
fungerar som planerat. [3]
1.2 Syfte
Rapportens syfte är att utreda funktionen för de glidande förbanden på generatorerna i nybyggda
Hissmofors VI. Detta för att Jämtkraft AB ska få en klar bild av generatorernas funktion vid
idrifttagandet och under den inledande driftperioden.
Ytterligare är syftet att ta fram en underhålls- och övervakningsplan för de glidande förbanden. I den
ska det beskrivas hur Jämtkraft ska övervaka och kontrollera förbandens fortsatta funktion samt ge
rekommendation hur de glidande statorfötterna ska underhållas.
Frågeställningar:


Är funktionen för de glidande förbanden tillfredställande?
o Utifrån statorns excentricitet.
o Utifrån förbandens rörelser.
Hur kan Jämtkraft AB kvalitetssäkra funktionen framöver?
o Hur ska de glidande förbanden underhållas?
o Hur kan funktionen för de glidande förbanden övervakas?
1.3 Metod
Under det här arbetets gång har ett antal metoder använts för att erhålla bakomliggande fakta och
data till examensarbetet som därefter användes för att utvärdera funktionen på statorfötterna samt
föreslå en framtida underhållsplan för de samma. Rasmussen skriver i sin rapport att ett problem
2
inom det här ämnet är att det finns väldigt bristfälligt med dokumentation kring kvalitetssäkring av
glidande statorfötter [5]. Efter att ha genomfört arbetet kan det intygas att så är fallet och av den
anledningen har faktainsamlingen krävt ett flertal olika metoder, exempelvis intervjuer och
studiebesök. De metoderna som använts presenteras och förklaras nedan.





Litteraturstudier
Intervjuer
Studiebesök
Insamling av driftdata
Analys av data
Litteraturstudierna gav en inledande kunskap om glidande förband och eventuella problem som
kan/brukar uppstå. På grund av den stora bristen på litteratur i ämnet användes i huvudsak ett
examensarbete utfört av Alexander Rasmussen som den teoretiska grunden. Det arbetet är utfört
som en förstudie inför den här analysen och passar därmed väl som underlag för den här rapporten.
I studien användes även ett flertal intervjuer med relevanta personer samt ett flertal resor till
Östersund och Jämtkraft genomfördes. Detta för att kompensera för den bristfälliga vetenskapliga
basen som finns inom ämnet.
De två sista punkterna, insamling samt analys av data, är det som var huvudfokus för det här
projektet och de ovan nämnda metoderna genomfördes främst för att möjliggöra detta. Insamling
av data sker i ett först genom att hämta data från kontrollsystemet för generatorerna som lagrar
data från de tre senaste månadernas drift. Under arbetets gång hämtades två stycken
tremånadersperioder av data. När data erhållits analyserads den utifrån ett flertal punkter som
beskrivs mer ingående i kap 4 nedan.
1.4 Tidigare studier
Det här examensarbetet är en fortsättning på ett tidigare examensarbete som utfördes av Alexander
Rasmussen under våren 2013. Han gjorde då en förstudie för att undersöka hur Jämtkraft AB skulle
kunna kvalitetssäkra funktionen för de nyköpta generatorerna och i huvudsak de glidande
statorfötterna. I sitt arbete undersökta han bland annat möjliga mättekniker av statorfötternas
rörelse, vilka problem som finns med glidande förband samt hur de på enklast sätt kvalitetssäkras
funktionsmässigt.[5]
Resultatet i den utredningen visade att det fanns ett flertal möjliga mättekniker för att kontrollera
fötternas förflyttning där en metod som nämndes var ett inbyggt bevakningssystem från Andritz
Hydro [5] vilket även har implementerats i anläggningen. Detta medför att all data från fötternas
förflyttning loggas i den centrala kontrolldatorn.[6]Vidare konstaterade Rasmussen att det är viktigt
att mäta fötternas rörelse vid exempelvis idrifttagningen av generatorerna. Det som är intressant att
kontrollera gällande fötternas rörelse är om någon enskild statorfot rör sig mer en angivet maxvärde.
men det är även viktigt att kontrollera rörelserna gentemot varandra för att kontrollera
excentriciteten och rundheten på generatorn.[5]
Som tidigare beskrivits har det under det här arbetes gång inte gått att hitta några tidigare studier
som behandlar hur man beräknar och analyserar statorexcentriciteten utifrån statorfötternas
3
position. Det finns dock forskning om att det går att analysera hur excentriciteten kan beräknas
genom att mäta och analysera exempelvis magnetiska krafter samt vibrationer i generatorn. [7]
1.5 Avgränsning
Då det här arbetets syfte är att utreda funktionen för de glidande statorfötterna för Hissmofors G6
och G7 har analysen utformats utefter dem. Det innebär att ingen generell analys av funktionen av
glidande statorfötter utförts vilket medför att det inte går att applicera resultatet på en annan
vattenkraftsgenerator med glidande statorfötter. En annan avgränsning som gjort i det här arbetet är
att det excentriciteten endast beräknas med hjälp av statorfotspositioner. Det innebär att inga nya
analyser av rundhetsmätningar av statorn utförs samt att inte heller de beräkningsmetoder som
utgår från vibrationer i generatorn studerats. Även det faktum att den ursprungliga
statorfotspositionen saknas för respektive generator innebär att arbetet avgränsas till att ge en
samlad bild av funktion istället för bestämt beskrivning av fötternas funktion utifrån excentriciteten.
4
2 Teori
I det här kapitlet kommer en grundläggande förklaring kring glidande statorfötter samt excentricitet
att ske.
2.1 Glidande statorfötter
Glidande förband började användas då de fasta förbanden som fäste statorstommen direkt i
fundamenten inte klarade av de termiska rörelserna som uppstod i statorn. En vanlig design på de
glidande förbanden är att två glidytor glider mot en plåt med låg friktion. För att endast tillåta radiell
rörelse på statorn har de två plattorna en kil i mitten som hindrar den tangentiella rörelsen. Ett
designmässigt problem är plåtens friktion då friktionen ska vara tillräckligt stor för att hantera
vibrationer och magnetiska krafter samtidigt som den ska vara så låg som möjligt för att tillåta den
termiska expansionen. En av huvudfördelarna med glidande förband är att det är en mycket kompakt
lösning som inte kräver särskilt mycket mer plats än de ursprungliga bultade förbanden. [5]
Det har dock under åren som tekniken har används varit väldigt skiftande funktion för de glidande
statorfötterna på olika kraftverk. I ett flertal stationer har funktionen varit så dålig att statorn blivit
kraftigt excentrisk samt att en avvikelse från rundhet uppstått. Det medför att generatorn utsatts för
större magnetiska krafter än vad den är designad för. De magnetiska krafterna till följd av obalans i
generatorn är beräknade att vara 214 kN vid 1 mm excentricitet. De ökade krafterna leder till
snabbare slitage och utmattning vilket kräver reparationer som kostar både tid och pengar. Vanliga
fel som upptäckts vid rehabiliteringar av glidande förband är att fundamentsplattorna inte är riktade
mot samma centrumpunkt vilket får till följd att spårkilen hindrar en del av den radiella rörelsen. Ett
annat men inte alls lika vanligt fel är att glidplåten blivit nednött vilket lett till ökad friktion som
hindrar den radiella rörelsen på statorn. [5]
2.2 Excentricitet
För att ange hur mycket statorns mittpunkt skiljer sig från rotorns mittpunkt används begreppet
excentricitet. Det fungerar så att statorns mittpunkt beräknas med hjälp av positioner på statorn, i
det här arbetet statorfötternas position, och sedan relateras skillnaden mellan statorns och rotorns
mittpunkter till luftgapets storlek. Detta är en enkel metod för att undersöka de glidande
statorfötternas funktion. Ett problem med denna metod är dock att enbart ett fåtal positionspunkter
för statorn används vilket medför att det finns risk att den största/minsta expansionen för statorn
sker mellan två fötter vilket gör att den inte tas med i beräkningarna. [5]
5
Figur 3: Schematisk skiss som exemplifierar excentricitet. Den svarta figuren är statorn och statorcentrum innan
uppvärmning och den röda figuren visar hur statorn och dess centrum har förflyttats då statorn värmts upp.
För att minimera risken för vibrationer eller andra skador på maskinerna ska inte excentriciteten
överstiga 1 % enligt tillverkarens tekniska beskrivning. Norconsult AB:s egna riktlinjer är dock lite
större då de hävdar att excentriciteten inte ska vara större än 2 %. [5] En annan examensarbetare
säger dock i sin rapport att den maximalt tillåtna excentriciteten för en vattenkraftsgenerator är 3 %.
[8] I det här arbetet kommer endast utgå ifrån leverantörens garantivillkor på 1 % samt Norconsult
AB:s rekommendation på 2 %
2.2.1 Beräkning av excentricitet med hjälp av statorfotsförskjutning
För att excentricitetsberäkningarna ska bli så enkla som möjligt relateras generatorkonstruktionen till
ett kordinatsystem i 2 dimensioner. Sedan relateras fötternas position utifrån en definerad 0 vinkel, i
det här arbetet används statorfot 1 som referens och får därmed vinkeln 0. Se figur 4.
Nästa steg är sedan att komponentuppdela varje fots position i x- och y-led för att sedan summera
fötternas rörelse i x- respektive y-led :
Ekv 1
Ekv 2
P är fotens position
n är vilken fot som betraktas
x respektive y anger komponentuppdelningsaxeln
γ är statorfotens vinkel relativt 0-linjen
Ekv 3
Ekv 4
DeltaXtot och DeltaYtot är summan av fötternas förskjutning i x-respektive y-led.
Ekvationen nedan ger sedan statorns totala förskjutning från centrumpunkten.
6
Ekv 5
Där Totalförskjutning är den förskjutna centrumpunktens sträcka till nollpunkten.
Slutligen relateras förflyttningen mot luftgapet genom att dividera totalförkjutningen med luftgapets
storlek vilket ger excentriciteten.
Ekv 6
Där Luftgapet är det nominella värdet på luftgapets storlek. [5]
Figur 4: Visar koordinataxlarna samt hur vinkeln tas fram då excentriciteten beräknas. Notera att numreringen av
statorfötterna är gjord efter hur de är numrerade i verkligheten samt att statorfot 1 antas ha vinkel 0 samt att vinkeln
ökar medsols.
7
3 Beskrivning av anläggningen
Den nya anläggningen som Jämtkraft AB har byggt vid Hissmofors består av två stycken likadana
aggregat med vertikalaxlade kaplanturbiner samt generatorer med följande egenskaper.
Effekt
Hastighet
Spänning
Frekvens
Effektfaktor
Innerdiameter Stator
Ytterdiameter Stator
Höjd Statorkärna
Luftgap
38 MVA
125 RPM
10,5 kV
50 Hz
0,9
6150 mm
6860 mm
1044 mm
13 mm
Generatorerna är som tidigare beskrivits utrustade med glidande statorfötter som Andritz Hydro
hävdar är underhållsfria. Trots detta installerades smörjnipplar så att det ska vara möjligt att utföra
regelbundna underhåll av statorfötterna och dess glidytor. I den inledande dokumentationen
saknades dock information om hur och när smörjning ska utföras. De har dock meddelat att
underhållsdokumentationen ska uppdateras med sådan information.
3.1 Rundhetsmätning av statorn
I samband med idrifttagningen av generatorerna utfördes en rundhetsmättning av både stator och
rotor för respektive generator. Det som mättes och kontrollerades var bland annat excentricitet,
ovalitiet, trekantighet och fyrkantighet. Dessa test utfördes genom att en distansgivare monterades
på rotorn som sedan baxades moturs. På så vis mättes avståndet för ett helt varv mellan stator och
rotor. Mätningen utfördes med omagnetiserad generator vilket innebär att det inte finns några
magnetiska krafter som påverkar rundheten vilket det gör då aggregatet körs. Resultaten från dessa
mätningar pressenteras i tabellerna nedan. Då baxningen av rotorn skedde moturs och startade vid
den första tanden på statorn och inte den första statorfoten är inte de ursprungliga gradangivelserna
de samma som används i resterande delen av arbetet där statorfot 1 används som nollpunkt. Därför
beräknades samtliga angivna gradangivelser från rundhetsmätningarna om så att de har statorfot 1
som referenspunkt. [9]
8
Tabell 1: Visar de uppmätta värdena för excentricitet, ovalitet, trekantighet samt fyrkantighet för respektive stator vid
rundhetsmätningarna. Tabellen visar även vid vilken grad respektive värde har då tand 1 är nollpunkt. °korr visar värdet
på vinkeln omräknat då statorfot 1 används som nollpunkt.
G6
(mm)
Excentricitet 0,17
Ovalitet
0,09
Trekantighet 0,05
Fyrkantighet 0,01
G7
(mm)
Excentricitet 0,1
Ovalitet
0,17
Trekantighet
0
Fyrkantighet 0,06
Underkant
Överkant
Medel
(%) (°) (°korr) (mm) (%)
(°) (°korr) (mm) (%)
(°) (°korr)
1,33 67,9 89,1
0,13 1,09 244,8 272,2 0,02 0,14 80,1 76,9
0,73 19,9 137,1 0,06 0,51 312,3 204,7 0,03 0,26 358,1 -201,1
0,36 12,5 144,5 0,12 0,93 314,3 202,7 0,04 0,28 315,4 -158,4
0,04 0
157
0,04 0,32 321,7 195,3 0,02 0,16 325
-168
Underkant
Överkant
(%)
(°) (°korr) (mm) (%)
(°)
0,8 127,8 29,2
0,06 0,53 343,4
1,36 343,1 173,9 0,06 0,52 32,6
0,03
0
157
0,06 0,5 322,6
0,5 333
184
0,03 0,22 342,3
Medel
(°korr) (mm) (%)
(°) (°korr)
173,6 0,03 0,24 87,8
69,2
124,4 0,08 0,69 354,1 162,9
194,4 0,03 0,24 323,4 193,6
174,7 0,04 0,34 335,8 181,2
Dessa data visar att statorns nederkant för G6 har 1,33 procent excentricitet innan aggregatet tas i
drift medan den genomsnittliga excentriciteten för hela statorn bara är 0,14 procent. G7 har en
excentricitet för statorns nederkant på 0,8 procent och medeltalet för hela statorn är 0,24 procent.
Detta innebär att statorn på båda generatorerna har en initial excentricitet i nederkant på ungefär 1
procent vilket är intressant då statorfötterna sitter under statorn och därmed kan antas visa
excentriciteten för statorns underkant. Det medför att den ideala excentriciteten kanske inte är 0 %
när statorfötternas positioner används i beräkningarna utan det är kanske så att den borde vara
densamma som den som uppmättes vid rundhetsmätningen.
3.2 Data från generatorerna
Moderna vattenkraftsgeneratorer har mängder med inbyggda sensorer som mäter och kontrollerar
de flesta av generatorernas egenskaper, exempelvis mäts temperaturer, vibration och
statorfötternas position.[4] Ytterligare har Jämtkraft valt att köpa till ett system för att logga och
övervaka givarnas värden som ger möjlighet att exportera data från generatorernas datorsystem till
externa program, så som Excel eller Matlab. I det här projektet är det i huvudsak data från givarna
som mäter statorfötternas position som har använts. I arbetets gång har även data från exempelvis
temperaturgivarna använts för att relatera statorfotsförflyttningen med temperaturförändringen i
statorn. I bilaga 3 presenteras figurer som visar hur effekt, temperatur och statorfotsförflyttningen
förhåller sig till varandra.
3.2.1 Beskrivning av givarna
Bevakningssystemet som inkluderar givarna har som uppgift att mäta och övervaka generatorns drift
för att kunna larma samt utlösa det mekaniska skyddssystemet då fel inträffar. Signalerna från de
givare som övervakar statorfötternas förflyttning behandlas först i ett behandlingssystem kallat DTM
(Distributed Transmitter Monitors) för att sedan sändas vidare som analoga signaler på 4-20 mA till
SCADA systemet (Supervisory Control And Data Acquisition).[5] Som komplement till
övervakningssystemet har Jämtkraft AB valt att köpa in ett system som möjliggör lagring och export
av mätvärdena [6].
9
Givarna som mäter statorfötternas position är placerade en vid varje fot och sänder ut signaler via
behandlaren på 4-20 mA beroende på statorfotrörelsernas storlek. Modellen på givarna är TM0110
och de mäter i ett linjärt spann om 0,4-4 mm från givarens yta. Givarna är dock konstruerade och
monterade så att större mätvärden innebär en mindre diameter på statorn. Noggrannheten för hela
systemet med positionsgivarna är enligt tillverkaren ±0,16 mm. [13]
Den verkliga mätosäkerheten är betydligt mindre än den angivna och är ungefär ±0,00005 mm. Den
aktuella noggrannheten beräknades där antagandet att givarna följer en normalfördelning samt
under en kort tidsperiod då effekten är konstant vilket medför att positionsvärdena kan ses som
konstanta. Den lilla variation som då finns i värdena kan därmed antas komma från mätosäkerheten i
systemet. och beräknas enligt följande: [12]
Ekv 6
Där är mätosäkerheten, är medelvärdet för samtliga mätvärden som kvadrerats,
kvadraten på medelvärdet för samtliga mätvärden och är antalet mätvärden.
är
Resultatet antogs till den givare som hade det högsta värdet av samtliga och för att kompensera för
eventuella brister i de antaganden som gjordes valdes det resultatet att multipliceras med 3. Det
medförde att den maximala mätosäkerheten blev ±0,00005 mm som sedan antas gälla för samtliga
givare. Då mätosäkerheten är mycket liten och först påverkar den 4 och 5 decimalen i statorfötternas
positionsvärde medför det att värdet på den framräknade excentriciteten inte heller påverkas
nämnvärt.
Det finns desto fler temperaturgivare runt om i generatorn och enbart i statorkärnan finns det 18
stycken där hälften mäter temperaturen i statorryggen och den andra hälften mäter temperaturen i
statortänderna. Dessa givare är symetriskt utplacerade på 6 stycken positioner, om generatorn ses
ovanifrån, och varannan position mäter temperaturen i ryggen och varannan i tänderna. Varje
position mäter också temperaturen på 3 nivåer i statorn, i botten, i mitten samt i toppen. [10]
3.2.2 Beskrivning av data
Data har samlats in från två olika driftperioder som vardera sträcker sig över 3 månader. Den första
perioden är mellan 2014-02-14 till 2014-05-13 och den andra perioden sträcker sig mellan 2014-0627 och 2014-09-25. Den första driftperioden inleds med att aggregat 6 är mitt i ett längre stopp på
grund av underhåll och när det är klart och aggregatet tas i drift igen stoppas aggregat 7 i ungefär en
månad för samma underhåll. Detta medför att det under inledningen av den här perioden är ett
aggregat som står still och ett som körs kontinuerligt. Under de avslutande månaden körs G7 med ett
antal stopp som sträcker sig ett antal dagar var för att avsluta med att stängas av helt under de
avslutande fyra dagarna. Under den här driftperioden finns både långa kontinuerliga driftperioder för
bägge generatorerna likväl som det finns perioder då generatorn kyls av ordentligt.
Under den andra driftperioden körs aggregaten mycket mer intermittent än vad dom görs under den
första perioden. Detta får till följd att det inte finns någon längre driftperiod med någorlunda
konstant effekt och därmed temperatur i statorn. Det finns dock en period då aggregat 6 har två på
varandra återkommande längre stopp som gör att generatorn då hinner svalna av ordentligt två
gånger under denna period. Under de sista 48 timmarna på driftperioden, det vill säga runt 24-25
september, utfördes ett värmekörningsprov för både aggregat 6 och 7. Detta utfördes så att
10
aggregaten växlades mellan att köras på maxlast och att köras på fullt varvtal men utan att vara
lastat. Detta för att få maximal värmeutveckling i generatorn när den kördes på maxlast och sedan
för att få maximal avsvalning då rotorn roterade på tomgång. Detta kan ses som två på varandra
tydliga cykler av expansion och kontraktion av statorn i slutet av perioden.
3.2.3 Behandling av data
För att förenkla och snabba på de kommande beräkningarna inleddes databehandlingen med att
göra om dataserierna från 10 sekunders intervall mellan datapunkterna till ett 15 minuters intervall.
Detta gjordes genom att var 90:e datapunkt valdes ut. Detta medför att dataserien tappar mycket
mätdata men då generatorernas värmerörelser är långsamma samt att mätosäkerheten är mycket
liten erhålls ändå samma resultat med den nya förminskade dataserien.
Då Jämtkraft har haft problem med framförallt temperaturgivarna under den inledande driftperioden
medförde det att det inledningsvis krävdes en viss behandling och kontroll av data för att ta bort
felaktigheter. Detta medför att vissa temperaturgivare fick strykas helt då de konstant visade 0 eller
150 grader vilket är orimliga temperaturer då övriga temperaturgivare har ett intervall på 25-60° C .
Det fanns även ett behov av att rensa bort enskilda mätdata från temperatur- och positionsgivarna
då de visade felaktiga värden.
När databehandlingen var klar hade dataserierna som användes för G6 och G7 ca 8500 tidpunkter för
perioden 14 mars till 13 maj istället för de inledande 767160 tidpunkterna.
11
4 Analys
Analysen delas upp i tre huvuddelar där den första analysen görs för att kontrollera fötternas rörelse
relativt varandra. Därefter undersöks om det finns några rimliga referenskombinationer som ger
bättre excentricitetsvärden än nollpunkten. Den sista analysen är för att kontrollera om det finns
några tydliga tecken på att statorn har avvikelser från de gränsvärden för excentriciteten som är
satta.
4.1 Kontroll av fötternas rörelse
Den här analysen görs i huvudsak visuellt genom att studera utskrifter över statorfötternas rörelser.
Det som framförallt undersöks är om det finns någon tydlig tendens till att någon eller några fötter
rör sig markant mer eller mindre än de övriga. Det finns ett antal olika orsaker som kan förklara en
ojämn rörelse hos fötterna. En orsak kan vara att statorn inte är jämt balanserad vilket gör att vissa
av statorfötterna har mer tyngd på sig än andra. Detta medför att de fötter som har mycket tyngd på
sig får en ökad friktion mellan glidytorna vilket leder till att de rör sig mindre än om statorn hade
varit helt jämt balanserad. På samma vis kommer de fötter som har mindre vikt på sig röra sig mer då
deras glidytor får mindre friktion. En annan orsak till ojämna rörelser kan vara att en eller några av
statorfötterna är felaktigt monterade så att de inte är riktade mot samma punkt i centrum. Ett sådant
misstag skulle få till följd att kilarna som Andritz använder sig av för att hindra statorrörelser i
tangentiell rikting också delvis hindrar statorn från att röra sig i radiell rikting.
Om något av dessa fel existerar kan så kallat slip-stick uppstå. Det innebär att fötterna inte rör sig
jämt utan att de har en relativt konstant position för att sedan göra en stor förflyttning. Detta
orsakas av att det uppstår friktion eller andra bromsande krafter i de glidande förbanden som hindrar
rörelsen stegvis. Förbanden flyttar sig då först när den radiella kraft som finns på grund av
värmerörelsen i statorn blivit tillräckligt stor för att övervinna den bromsande kraften. [11]
Ytterligare en orsak till att den erhållna data visar en ojämn rörelse på fötterna är att det i själva
verket inte är fötterna det är fel på utan att givarna som ska mäta fötternas position är felaktigt
monterade. Detta kan få till följd att givarna inte mäter i radiell riktning utan är en aning vinklade,
antingen horisontellt eller vertikalt vilket gör att den eller de givarna som är felaktigt monterade visar
ett större värde än det faktiska rörelsen.
4.1.1 Val av tidsperioder
För respektive driftperiod som beskrevs i 3.3.2 kommer ett antal olika delperioder att väljas och som
sedan analyseras utefter de punkter som beskrevs i 4.1. Det kommer att identifieras två olika typer
av perioder för den för den första driftperioden och tre olika typer för den senare driftperioden. För
den första perioden kommer en längre period utan längre stopp där det endast sker några enstaka
kortare stopp om högst några timmar samt perioder där det sker en eller flera längre stopp av
aggregatet. Anledningen till att dessa perioder väljs är för att analysera hur fötterna rör sig då det är
små temperaturförändringar i statorn och därmed små krafter som påverkar fötterna vilket antas
vara fallet för perioderna utan längre stopp. För perioderna med längre stopp är det intressant att
analysera hur statorfötterna rör sig då det uppstår större krafter till följd av större
temperaturskillnader.
12
För den senare driftperioden undersöks de ovan två nämnda typerna av perioder samt att perioden
då värmekörningsprovet utfördes. Under den perioden undersöks det hur statorfötternas förflyttning
fungerar då temperaturen i statorn ändras snabbare än normalt vilket innebär större krafter.
4.1.1.1 G6
Under den första driftperioden för G6 har två olika perioder identifierats och valts ut, se figur 5. Den
första perioden, 1A, motsvarar den period då rörelserna på statorfötterna är relativt små. Den andra
perioden, 1B, motsvarar en period med två nästintill likvärdiga cykler med avsvalning och
uppvärmning av statorn. Av den orsaken kommer i huvudsak den första av dessa två cykler att
analyseras och redovisas.
Figur 5: Visar de perioder som undersöks från den första driftperioden för G6. Period 1A representerar en längre
driftperiod utan större stopp och period 1B representerar en period med större stopp där statorn hinner svalna av.
För den andra driftperioden kommer tre olika perioder att analyseras, dessa benämns 2A, 2B och 2C i
figur 6. Period 2A har två på varandra längre stopp och valdes för att jämföra fötternas rörelser mot
den liknande perioden 1B. Som tidigare beskrivits i 3.3.2 finns det inte perioder där aggregatet körs
med konstant hög effekt likt det i den första driftperioden. En period där fötternas position ändå är
någorlunda konstant har identifierats och valts ut för att analysera hur statorfötterna reagerar då
mindre krafter alternativt lite större krafter under kortare tid påverkar dom. Denna period benämns
som period 2B, se figur 6. Slutligen valdes perioden då värmekörningarna utfördes för att undersöka
fötternas funktion då stora och snabba värmeskillnader uppstår vilket leder till stora krafter på
fötterna. Denna period benämns period 2C.
13
Figur 6 : Visar de perioder som undersöks från den andra driftperioden för G6. Period 2B representerar en längre
driftperiod utan större stopp och period 2A representerar en period med större stopp där statorn hinner svalna av.
Period 2C är den period då värmekörningarna av generatorn utfördes.
Nedan visas en sammanställning över de utvalda tidperioderna för G6.
Tabell 2: Sammanfattning av de utvalda tidsperioder under driftperiod 1 och 2 för G6.
Benämning
Starttid
Sluttid
2014-03-01
2014-04-04
1A
2014-04-04
2014-04-08
1B
2014-07-19
2014-07-28
2A
2014-09-03
2014-09-23
2B
2014-09-24 02:45 2014-09-25 03:45
2C
4.1.1.2 G7
För G7 har tre perioder för den första driftperioden mellan 2014-02-14 och 2014-05-13 identifieras
och valts ut. Dessa benämns 1A, 1B och 1C, se figur 7. Där 1A och 1C är perioder då det sker stor
förändring på statorfötternas position. 1B är en period då fötternas position varierar inom ett
snävare intervall.
14
Figur 7: Visar de perioder som undersöks fån den första driftperioden för G7. Period 1B representerar en längre
driftperiod utan större stopp medan period 1A och 1C representerar en period med ett större stopp där statorn hinner
svalna av.
Den andra driftperioden, se figur 8, har en period där fötternas position varierar inom ett mindre
intervall, 2A. Det är en period under normal drift,2B, där aggregatet stängs av och
generatortemperaturen minskar vilket leder till att statorfötternas position ändras kraftigt. Slutligen
har även den period då värmekörningen av aggregatet valts ut för att analyseras, denna benämns 2C.
Figur 8: Visar de perioder som undersöks fån den andra driftperioden för G7. Period 2A representerar en längre
driftperiod utan större stopp och period 2B representerar en period med ett större stopp där statorn hinner svalna av.
Period 2C är den period då värmekörningarna av generatorn utfördes.
Nedan visas en sammanställning över de utvalda tidperioderna för G7.
15
Tabell 3: Sammanfattning av de utvalda tidsperioder under driftperiod 1 och 2 för G7.
Benämning
Starttid
Sluttid
2014-02-28
2014-03-04
1A
2014-03-24
2014-04-09
1B
2014-04-16
2014-04-30
1C
2014-07-18
2014-08-06
2A
2014-08-08
2014-08-19
2B
2014-09-23 16:00 2014-09-25 00:00
2C
4.2 Kontroll av excentricitet och rundhet
I kommande del förklaras analysen av statorexcentriciteten samt statorns avvikelse från rundhet.
4.2.1 Analys av möjliga statorfotskombinationer.
Inledningsvis kontrollerades excentriciteten för alla tidpunkter och då upptäcktes det att statorn
hade en excentricitet som var stor i förhållande till angivna garantivillkor samt de värden som
framkom vid de inledande rundhetsmätningarna. Det anses mycket osannolikt att excentriciteten är
så stor som upp mot 4 % för en ny vattenkraftsgenerator. Den mest troliga orsaken till de stora
excentricitetsvärdena är att de olika positionsgivarna inte är monterade på exakt samma avstånd till
sin respektive yta som de mäter emot. Om så är fallet innebär det att de initiala positionsvärdena för
respektive fot behövs för att kunna korrigera för detta fel i excentricitetsberäkningarna.
Efterforskningar hos Jämtkraft AB och berörd personal från idrifttagningen av G6 och G7 visade att
data över de olika positionsgivarnas värde innan aggregaten togs i drift inte var sparad och därmed
inte gick att få tag i.
Detta gjorde att arbetet istället fick fokusera på om det kan finnas några kombinationer av möjliga
initiala positionsvärden som medför att statorns excentricitet får mer väntade och rimliga värden.
För att utreda detta konstruerades först fyra stycken referenskombinationer ut.




Den första som valdes var samma värden som fötterna hade i den första tidpunkten för
dataserien.
Den andra kombinationen som valdes var att det minsta värdet för respektive fot i dataserien
användes.
Den tredje kombinationen gjordes på samma sätt som den andra fast nu togs det största
värdet för respektive fot.
Den fjärde kombinationen som skapades utgjordes av respektive fots medelvärde för hela
dataserien.
Anledningen till att dessa kombinationer valdes är för att de är enkla att erhålla från en dataserie
samtidigt att de har en stor skillnad gentemot varandra vilket ger en bra spridning för analysen. Max
och min representerar då statorn är kall respektive varm. Medelvärdet valdes för att ge en bild av en
kombination mellan max och min och startvärdet valdes för att ge en bild av fötternas eventuella
funktion utifrån de faktiska skillnaderna mellan respektive fot.
Då de fyra referenspunkterna ovan enbart är fyra av alla möjliga kombinationer så gjordes ytterligare
en mer noggrann analys för att undersöka excentriciteten för statorn. Detta gjordes genom att skapa
mycket stora matriser med möjliga startkombinationer för statorfötternas position. Konstruktionen
16
av dessa matriser utgick från de perioder under driftperiod 1 då respektive generator var avställd
under en längre tid. Dessa perioder syns som perioder med höga värden som oscillerar i första delen
av driftperioden, se figur 5 och 7. Anledningen till att dessa perioder valdes var för att det ansågs
troligast att statorfötternas ursprungliga värden finns i regionen då statorn är kall eftersom
generatorn var kall då den monterades.
Ur dessa perioder avlästes respektive statorfots maximala och minimala värde och dess medelvärde
beräknades. Detta medelvärde användes sedan som grund vid konstruktionen av tre stycken intervall
med möjliga startvärden för respektive statorfot. Dessa intervall byggdes upp genom att de
framtagna medelvärdena för respektive statorfot användes som centralvärde och sedan antogs fyra
värden som var större och fyra värden som var mindre än det givna medelvärdet. De värden som
adderades valdes olika för de tre olika intervallen.
För det första intervalet som byggdes upp antogs ha en steglängd om 0,01 mm vilket renderade i att
intervallängden blev 0,08 mm, det benämns som snävare. Det andra intervallet hade en steglängd
om 0,025 mm vilket renderade i en intervallängd om 0,2 mm och benämns som normal. Till det
tredje intervallet valdes en steglängd om 0,05 mm vilket genererade ett intervall om 0,04 mm. De tre
intervallen för respektive generator blev därmed följande:
1. Intervallängd: 0,08 mm; steglängd 0,01 mm
2. Intervallängd: 0,20 mm; steglängd 0,025 mm
3. Intervallängd: 0,40 mm; steglängd 0,05 mm
Samtliga intervall samt respektive stators värden under perioden då den var avställd syns i bilaga 1.
Då varje fot har 9 möjliga värden och det finns 8 stycken fötter medför det att varje matris för
vardera av de tre intervallen får
möjliga kombinationer av startvärden. Det var
också huvudanledningen till valet av antalet värden i varje intervall då den här kombinationen
genererade den största matris som var rimlig att analysera utan att beräkningstiden för datorn skulle
bli orimligt lång.
När de tre olika matriserna var skapade så beräknades excentriciteten för den första av de två
dataserierna, dvs den för 2014-02-14 till 2014-05-13. För dessa beräkningar söktes sedan den eller de
startkombinationer från respektive matris som minimerade antalet tidpunkter då excentriciteten
överskred 1 respektive 2 %. Gränsen på 1 % valdes för att det är tillverkarens garantivillkor på högsta
tillåtna excentricitet vid drift och anledningen till att 2% används är för att det är det riktvärde som
Norconsult AB använder för excentricitet på en ny vattenkraftsgenerator. Detta medför att två
startkombinationer per intervall hittas vilket medför att det totalt blir sex stycken kombinationer från
de tre olika intervallen.
Totalt finns därmed tio möjliga startkombinationer per generator för den första driftperioden och
fyra för den andra driftperioden. Anledningen till att den utökade analysen endast görs för den första
driftsperioden beror på att den andra serien med driftsdata erhölls sent i projektet vilket gjorde att
analysen inte hans göras med den. Samtidigt anses det att resultatet med största sannolikhet inte
påverkas av detta.
Med de framtagna kombinationerna beräknas sedan excentriciteten för varje tidsserie och
startkombination vilket genererar lika många dataserier med excentriciteten som antalet
17
startkombinationer. Samtidigt beräknas också vilken vinkel den aktuella excentriciteten har vid varje
tidpunkt för att på så vis kunna undersöka hur mycket statorn förflyttar sig i X-Y-planet. Dessa två
kurvor analyseras sedan och relateras till hur aggregaten har körts för att värdera om någon eller
några av de undersöka kombinationerna är rimliga.
4.2.2 Kontroll av excentricitet samt avvikelse från rundhet.
Den sista delen av analysen görs genom att mer ingående studera hur excentricitet för de olika
generatorerna, tidsperioderna samt referenskombinationerna varierar. Det som studeras är hur
mycket excentriciteten varierar mellan kall och varm stator. Det som undersöks är framför allt hur
skillnader i max och min värdena för excentriciteten skiljer sig åt mellan de olika
referenskombinationerna för att på så vis utreda statorfötternas funktion. Anledningen till att
skillnaden mellan max och min används är för att utvärdera inom vilket intervall excentriciteten
varierar för att på så vis kunna säga något om hur väl fötterna fungerar. Om exempelvis
excentriciteten varierar inom ett mycket stort intervall, exempelvis ett antal procentenheters
variation, så är det en indikation att det finns negativa tendenser kring statorfötternas funktion.
Detta trots att det inte går att säga med säkerhet att excentriciteten är just den beräknade.
Det kommer även att utföras en undersökning av statorns avvikelse från rundhet genom att beräkna
och kontrollera ovaliteten, trekantigheten samt fyrkantigheten på liknande sätt som för
excentriciteten. Även beräkningen av avvikelse från rundhet enligt den gamla standarden från Elin
som beskrevs i kap 2.2.2 kommer att utföras.
18
5 Resultat
I följande avsnitt kommer resultaten från de ovan beskrivna analyserna att presenteras. Först
kommer resultatet från de visuella analyserna av statorfötternas rörelse för G6 och G7 att
presenteras. Därefter följer analyserna för excentriciteten samt rundhetsberäkningarna för de två
generatorerna. I resultatdelen kommer inte alla diagram för kap 5.2 och 5.3 att presenteras utan
bara de som känns mest relevanta och beskrivande kommer användas. Samtliga bilder finns dock
tillgängliga i bilaga 2.
5.1 Fötternas rörelse
Den visuella analysen görs separat för G6 och G7. För varje generator delas också analysen upp i två
olika tidsperioder baserade på de två tidsperioder med data som erhållits. Den första perioden är
2014-02-14 till 2014-05-13 och den andra perioden är 2014-06-27 till 2014-09-25.
5.1.1
G6
5.1.1.1 Period 1
Vid en första anblick över rörelserna för G6:s statorfötter under perioden 2014-02-14 till 2014-05-13
kan ge bilden av att de följer varandras rörelser väl, se figur 5. Alla fötterna har samma grundform
och alla fötterna rör sig mellan 1,8 till 2,8 mm. Detta är i samma storleksordning som montörerna hos
Andritz Hydro uppskattade rörelserna till [5]. Vid närmare analys av mindre tidsintervall visar att det
finns ett antal punkter som väcker frågetecken kring funktionen på de glidande förbanden. Period
1A, figur 9, som är mellan 2014-03-01 till 2014-04-04 visar att det finns stora skillnader på
statorfötternas rörelser under den längre driftperioden utan långvariga stopp.
Figur 9: Visar statorfötternas rörelser under perioden 1A för G6, 2014-03-01 till 2014-04-04.
Figur 9 visar tydliga skillnader mellan rörelserna för statorfot 8 och 7, detta trotts att de är placerade
bredvid varandra. Vidare ses det att fot 3 har ungefär liknande rörelser som fot 8, men att
19
amplituden på rörelserna är något mindre. Likt för fot 8 har också fot 3 en fot bredvid sig som inte
rör sig nämnvärt mycket under den här tidsperioden och det är fot 2.
Övriga fyra statorfötter har ganska få svängningar under den aktuella tidsperioden, men de har alla
en relativt stor skillnad mellan start och slutvärdet. Exempelvis har fot 1, röd linje, ett initialt värde på
ca 1,9 mm och ett slutvärde mycket nära 2,1 mm. Jämförs det med fot 3 som har ett initialt värde på
2,1 mm och ett slutvärde på knappt 2,3 mm så har fot 1 en större differens mellan start och
slutvärdet. Detta tillsammans med en visuell inspektion av figur 9 visar att fot 1 rör sig ganska mycket
mellan början och slutet av tidsperioden men den har få egentliga rörelser under samma tidsperiod.
Förenklat kan det sammanfattas med att fot 3 har tre större rörelser under tidperioden medan fot 3
och fot 8 som rör sig över större intervall också har fler lokala max- och minpunkter.
Sammanfattningsvis kan det konstateras att under den här perioden gör fot 8 och 3 flest antal stora
förflyttningar och de har också en stor skillnad mellan max och min värden under perioden. Sedan
finns det tre statorfötter som inte gör stora förflyttningar särskilt ofta, men som har en relativt stor
skillnad mellan max och min. Slutligen finns det tre fötter som väldigt sällan gör stora förflyttningar
och som har en relativt liten skillnad mellan max och minvärde. Dessa fötter är fot 1, fot 4 och fot 5.
De olika fötternas max- och minvärde under perioden samt skillnaden mellan max- och minvärdet
presenteras i tabell 4 nedan:
Tabell 4: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 1A för G6. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,12
1,91
0,21
Fot 2
2,04
1,95
0,08
Fot 3
2,32
2,09
0,23
Fot 4
2,06
1,88
0,18
Fot 5
2,26
2,12
0,14
Fot 6
2,26
2,21
0,05
Fot 7
2,16
2,06
0,1
Fot 8
2,04
1,73
0,31
Max-Min
0,28
0,48
0,26
Tabellen ovan visar att skillnaden mellan fot 8 och fot 6, som har störst respektive minst skillnad
mellan sitt max- och minvärde, är att fot 8 rör sig inom ett sex gånger så långt intervall som fot 6
under den här perioden. Skillnaden mot fot 7 är att fot 8 rör sig inom ett drygt 3 gånger så stort
intervall. För fot 3 är rörelsen drygt 2 gånger så stor jämfört med fot 2 som närmast bredvid.
Period 1B som pågår mellan 2014-04-04 och 2014-04-16, se figur 5, ger en bild av hur fötterna rör sig
då ett längre stopp av aggregatet sker. Då dessa två perioder med krympning och expansion har
nästintill samma beteende för statorfötternas rörelse kommer endast resultatet för den första
perioden mellan 2014-04-04 och 2014-04-08 att beskrivas, se figur 10.
Under den här tidsperioden till skillnad mot perioden mellan 2014-03-01 och 2014-04-04 rör sig alla
fötterna i ett jämnare intervall om max- och minvärden jämförs relativt beloppet på den största
förlyttningen. Under den här tidperioden skiljer det ungefär bara 2 gånger så mycket mellan fot 8
som rör sig mest och fot 5 som rör sig minst. Det kan jämföras med en faktor 6 i föregående period.
Fot 8 förflyttar sig nämligen ca 0,45 mm medan fot 5 förflyttar sig ca 0,23 mm, se tabell 5. Om istället
den faktiska skillnaden i förflyttning jämförs ses det att det är ungefär samma storlek då det nu är
0,22 mm jämfört med 0,26 mm i föregående fall.
20
Tabell 5: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 1B för G6. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,29
2,03
0,25
Fot 2
2,3
1,99
0,31
Fot 3
2,49
2,14
0,35
Fot 4
2,28
1,98
0,31
Fot 5
2,43
2,2
0,23
Fot 6
2,5
2,22
0,28
Fot 7
2,36
2,1
0,27
Fot 8
2,31
1,87
0,45
Max-Min
0,22
0,35
0,22
Under den här perioden då aggregatet är avstängt och statorn drar ihop syns också tydligt att 6 av 8
fötter har ett mycket tydligt slip-stick syndrom. Det är enbart fot 3 och 8 som har någorlunda jämna
och regelbundna rörelser när statorn svalnar. Om figur 10 studeras noga ses det att även fot 3 (blå
kurva)har tendenser till slip-stick. Det syns även här att det framför allt är statorfot 3 och 8 som rör
sig mest inledningsvis då aggregatet är igång den 4 och 5 april likt det var under den långa
driftperioden i mars.
Figur 10: Visar statorfötternas rörelser under den första delen av perioden 1B för G6, 2014-04-04 till 2014-04-08.
Under fasen då aggregatet körs igång igen och generatorn ökar i temperatur går det att utläsa att
statorfötterna når den aktuella driftpositionen snabbt (tar enbart någon timme)och att de har
ungefär samma relation mellan sina positioner som före stoppet. Under den hör fasen är att det nu
är endast fot 6 som visar tecken på ett tydligt slip-stick och det i slutet av expansionsfasen.
5.1.1.2 Period två
Under den aktuella periodens långa driftperiod, period 2B, syns likande tendenser som för den
långvariga driftperioden från våren (se figur 11). Exempelvis fortsätter fot 3 och fot 8 att röra sig ofta
och över stora intervall. Samtidigt fortsätter fot 1 och fot 6 att röra sig väldigt lite och fot 7 rör sig
sällan men har ett antal större förflyttningar. De resterande tre fötterna rör sig ganska ofta, men med
mycket mindre storlek på förflyttningarna. Exempelvis har fot 8 en skillnad mellan max- och
21
minvärde på 0,46 mm medan fot 6 rör sig så lite som 0,07 mm. Det innebär att fot 8 rör sig över ett
drygt 6,5 gånger så stort intervall som fot 6. Resultatet visar också att fot 8 under den här perioden
rör sig över ett 1,6 gånger så stort interval som fot 3 som har det näst största rörelseintervallet. (Se
tabell 6)
Tabell 6: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2B för G6. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,21
2,13
0,08
Fot 2
2,29
2,07
0,22
Fot 3
2,44
2,16
0,28
Fot 4
2,1
1,94
0,16
Fot 5
2,34
2,17
0,18
Fot 6
2,35
2,28
0,06
Fot 7
2,39
2,22
0,17
Fot 8
2,38
1,92
0,46
Max-Min
0,34
0,36
0,4
Under den här perioden finns ett antal tidpunkter då tendenser till slip-stick uppstår då statorn
svalnar av. Det gäller framförallt för fot 2,4 och 7 och kan ses i samband med att statorn svalnar av
kring den 8 september samt 15 september. Inga tendenser till slip-stick syns under den fasen då
statorn värms och expanderar, se figur 11.
Figur 11: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2B för G6, 2014-09-03 till 2014-09-23.
För den driftperioden då det sker två på varandra längre stopp för aggregatet, period 1A, syns
skillnader mot de perioder då maskinen svalande av från vårens dataserie. Den största skillnaden är
att det nu enbart är fot 7 som visar tydliga tecken på slip-stick. Fot 3 har likt för våren tendenser till
det men de stegen är relativt små. Fot 4 gör ett större hopp för att under resterande del av
tidsintervallet ha jämna rörelser, se figur 12.
22
Figur 12: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2A för G6, 2014-07-19 till 2014-07-28.
Även här förflyttar sig fot 8 under klart störst intervall, medan det inte längre finns någon fot som rör
sig markant mindre än övriga. Under den här perioden har fot 8 en skillnad mellan max- och
minvärde på 0,70 mm och fot 5 som rör sig minst har en skillnad på 0,41 mm. Detta medför att det
endast skiljer en faktor 1,7 mellan största och minsta rörelse för den här perioden, se tabell 7.
Tabell 7: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2A för G6. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,62
2,22
0,4
Fot 2
2,69
2,24
0,45
Fot 3
2,82
2,35
0,47
Fot 4
2,5
2,12
0,38
Fot 5
2,67
2,29
0,38
Fot 6
2,74
2,35
0,39
Fot 7
2,76
2,38
0,38
Fot 8
2,81
2,21
0,6
Max-Min
0,32
0,26
0,22
För perioden då värmekörningen för aggregatet gjordes, figur 13, syns inga slip-stick tendenser för
någon av storfötterna. Alla fötterna ser ut att röra sig jämt och fint, men det syns att det fortfarande
finns en skillnad hur mycket de olika fötterna rör sig.
23
Figur 13: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2C för G6, den period då värmekörningarna genomfördes. Notera
att generatorn kyls aktivt genom en roterande rotor vilket snabbar på kylningen jämfört med normal drift.
Även nu är det fot 8 som rör sig mest med en förflyttning på ungefär 1,1 mm mellan kall och varm
maskin. Under samma period rör sig fot 7 ungefär 0,7 mm vilket också är minst av samtliga fötterna.
Detta medför att det skiljer en faktor 1,6 mellan de två närliggande fötterna. Utöver detta syns inga
avvikande rörelser mellan fötterna och både perioderna med avsvalning och uppvärmning har
samma form och likvärdiga mätvärden.
Tabell 8: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2C för G6. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
5.1.2
Fot 1
2,62
1,81
0,81
Fot 2
2,65
1,82
0,83
Fot 3
2,79
1,93
0,86
Fot 4
2,48
1,66
0,82
Fot 5
2,7
1,9
0,8
Fot 6
2,72
2,01
0,71
Fot 7
2,71
2
0,71
Fot 8
2,75
1,59
1,16
Max-Min
0,31
0,42
0,45
G7
5.1.2.1 Period 1
För period 1A, dvs då statorn kyls av i samband med att aggregatet stoppats, syns inga tecken till slipstick för någon av statorfötterna, figur 14. Under perioden syns det att vissa förband rör sig något
mer än vad de övriga gör och det är framför allt fot 4 och 8 flyttar sig mer än de övriga. Fot 4 som
förflyttar sig mest rör sig 0,85 mm och fot 8 rör sig näst mest med 0,74 mm. Den fot som rör sig minst
är fot 5 och den rör sig 0,49 mm. Detta ger att fot 4 rör sig ungefär med en faktor 1,7 mer än fot 5.
Skillnaden mellan fot 4 och fot 8 är att fot 8 rör sig med en faktor 1,15 mer. Övriga förbanden
förflyttar sig mellan 0,63 och 0,54 mm. (se tabell 9)
24
Tabell 9: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 1A för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,67
2,14
0,54
Fot 2
2,92
2,3
0,62
Fot 3
2,85
2,24
0,6
Fot 4
3,06
2,2
0,85
Fot 5
2,83
2,35
0,49
Fot 6
2,9
2,35
0,55
Fot 7
2,84
2,21
0,63
Fot 8
2,86
2,12
0,74
Max-Min
0,39
0,23
0,36
Figur 14: Visar statorfötternas rörelser under perioden 1A för G6, 2014-02-28 till 2014-03-04.
För period 1B, se figur 15, syns det tydligt att fot 4 och fot 8 rör sig mer än vad de övriga fötterna gör.
Under den här perioden rör sig exempelvis fot 4 inom ett intervall om 0,19 mm vilket också innebör
att den har rört sig mest av alla fötter. Fot 1 som rör sig minst har endast rör sig inom ett intervall om
0,01 mm, vilket innebär att den har stått i princip helt still under den här perioden som sträcker sig
över 15 dygn. Fot 8 som har rört sig näst mest har förflyttat sig över ett intervall på 0,13 mm, se
tabell 10 Övriga fötter rör sig mellan 0,08 och 0,02 mm. Inga tydliga tendenser till slip-stick kan
noteras. En orsak till detta kan vara att storleken på fötternas förflyttningar är små.
Tabell 10: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 1B för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,21
2,2
0,01
Fot 2
2,41
2,34
0,08
Fot 3
2,34
2,28
0,06
Fot 4
2,43
2,24
0,19
Fot 5
2,4
2,38
0,02
Fot 6
2,39
2,36
0,03
Fot 7
2,31
2,24
0,07
Fot 8
2,32
2,19
0,13
Max-Min
0,22
0,19
0,18
25
Figur 15: Visar statorfötternas rörelser under perioden 1B för G6, 2014-03-24 till 2014-04-09.
För den sista perioden under driftperiod 1, dvs 1C, syns det för första gången tendenser till slip-stick
för två av statorfötterna. Det är fot 5 som uppvisar dessa tendenser återkommande då statorn drar
ihop sig. För den sista av de tre på varandra följande avsvalningsperioderna har också fot 3 två tydliga
hack i kurvan som kan vara kopplade till slip-stick, se figur 16. För övrigt fortsätter fot 4 och fot 8 att
röra sig över störst intervall på 0,69 respektive 0,6 mm. Även för den här perioden är det fot 1 som
rör sig över minst intervall, 0,36 mm. Detta innebär att skillnaden mellan fot 4 och fot 1 är en faktor
1,9. Inga tecken till slip-stick uppstår då statorn expanderar i storlek och statorfötterna förflyttar sig
utåt. (se tabell 11)
Tabell 11: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 1C för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,64
2,27
0,36
Fot 2
2,87
2,35
0,52
Fot 3
2,77
2,33
0,44
Fot 4
2,99
2,3
0,69
Fot 5
2,8
2,34
0,46
Fot 6
2,8
2,37
0,43
Fot 7
2,76
2,27
0,49
Fot 8
2,84
2,24
0,6
Max-Min
0,35
0,13
0,33
26
Figur 16: Visar statorfötternas rörelser under perioden 1C för G6, 2014-04-16 till 2014-04-30.
5.1.2.2 Period 2
För driftperiod 2 inleds analysen med att undersöka en period då aggregatet kör under en längre tid
vilket syns som period 2A i figur 5. Under den här perioden är syns det att det sker ett antal
effekthöjningar för aggregatet vilket kan ses i figur 17 genom att positionsvärdena sjunker (notera
åter igen att lägre värde betyder större radie). Under den här perioden är det fot 8 som rör sig mest
följt av fot 3 och fot 4. Fot 8 rör sig över ett intervall på 0,23 mm medan fot 3 och fot 4 rör sig 0,22
mm. Noterbart är att det här är den enda perioden som undersökts då fot 4 inte rör sig över störst
intervall men skillnaden är så liten så det går att likställa den med fot 8. Den fot som rör sig minst är
fot 1 som rör sig 0,11 mm. Detta motsvarar en faktor 2,1 skillnad mellan största och minsta rörelse,
se tabell 12. I övrigt finns det ett antal tidpunkter då vissa av fötterna rör sig på ett slip-stick liknande
mönster. Exempelvis har de flesta fötterna ett hack i sina kurvor kring 2014-08-02, men då
förflyttningarna är relativt små är det svårt att säga om det är en naturlig förflyttning inom 15
minuters intervall eller om det exempelvis beror på någon påverkan utifrån.
Tabell 12: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2A för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,39
2,28
0,11
Fot 2
2,61
2,42
0,2
Fot 3
2,59
2,37
0,22
Fot 4
2,62
2,4
0,22
Fot 5
2,5
2,32
0,17
Fot 6
2,5
2,36
0,14
Fot 7
2,48
2,27
0,21
Fot 8
2,49
2,27
0,23
Max-Min
0,23
0,15
0,12
27
Figur 17: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2A för G7, 2014-07-18 till 2014-08-06.
För period 2B syns det genom att studera figur 18 att både statorfot 4 och 8 återigen rör sig mer än
de övrig statorfötterna. En mer noggrann analys av de intervall som fötterna rör sig över visar att fot
4 rör sig över 0,44 mm och fot 8 rör sig över 0,39 mm. Den fot som rör sig minst är fot 6 med ett
rörelseintervall på 0,25 mm. Dessa skillnader gör att det skiljer 0,19 mm eller 1,76 mellan fötternas
rörelse, se tabell 13. Det syns också tydligt att fot 5 har återkommande tendenser till slip-stick
liknande rörelser. Fot 3 däremot har enbart sådana tendenser för den första av de två
avsvalningsperioderna. Vid analys av de olika fötternas betende då statorn expanderar till följd av
uppvärmningen rör sig statorfötterna jämt och fint och inga tecken till slip-stick går att notera.
Tabell 13: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2B för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,52
2,23
0,29
Fot 2
2,81
2,47
0,34
Fot 3
2,8
2,48
0,32
Fot 4
2,91
2,48
0,44
Fot 5
2,72
2,37
0,36
Fot 6
2,65
2,4
0,25
Fot 7
2,66
2,34
0,33
Fot 8
2,74
2,34
0,39
Max-Min
0,39
0,25
0,19
28
Figur 18: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2B för G7, 2014-08-08 till 2014-08-19.
För period 2C, figur 19, fortsätter fot 4 och fot 8 att röra sig mest samtidigt som fot 3 nu rör sig
minst. Fot 4 rör sig inom ett 1,1 mm intervall medan fot 8 rör sig inom ett intervall om 0,76 mm.
Detta innebär att skillnaden är 0,34 mm vilket motsvarar en faktor 1,45, se tabell 14. I övrigt syns
inga tendenser till slip-stick och fötternas rörelser är jämna och fina.
Tabell 14: Visar mellan vilka värden de olika fötterna rör sig under period 2C för G7. Raden "Diff" visar skillnaden mellan
max och minvärde för respektive fot. Kolumnen "Max-Min" anger skillnaden mellan max och min för respektive rad.
Max [mm]
Min [mm]
Diff [mm]
Fot 1
2,68
1,88
0,81
Fot 2
2,91
2,08
0,83
Fot 3
2,86
2,1
0,76
Fot 4
3,07
1,97
1,1
Fot 5
2,83
1,9
0,93
Fot 6
2,79
2,01
0,78
Fot 7
2,75
1,93
0,82
Fot 8
2,84
1,85
0,99
Max-Min
0,39
0,25
0,34
29
Figur 19: Visar statorfötternas rörelser under perioden 2C för G7, den period då värmekörningarna genomfördes. Notera
att generatorn kyls aktivt genom en roterande rotor vilket snabbar på kylningen jämfört med normal drift.
5.2 Analys av möjliga statorfotskombinationer
I nedanstående del pressenteras resultatet för analysen som gjordes för att undersöka om det finns
några kombinationer av statorfotspositioner som kan anses vara möjliga. Som tidigare beskrivits i
kap. 4.2.1 så valdes ett antal olika kombinationer av intressanta möjliga startvärden ut för respektive
generator, där 10 kombinationer valdes för den första driftperioden och 4 valdes för den andra
driftperioden. Resultatet för G6 kommer presenteras först och sedan följer resultatet för G7. I texten
kommer enbart sammanställande tabeller att beskriva resultatet, grafer över excentriciteten samt
vinkeln vid de olika tidpunkterna presenteras i bilaga 2.
5.2.1 G6
Vid en första anblick över resultatet för G6 verkar ingen av de valda statorfotskombinationerna klara
sig särskilt bra när det gäller excentriciteten då ingen klarar att nå under 1 % excentricitet vid varje
tidpunkt. Det finns ett antal olika kombinationer för driftperiod 1 som klarar sig ungefär lika bra och
som överskrider 1 % excentricitet vid ungefär 15 % av tidpunkterna. Den första av dessa är
kombinationen som innebär att medelvärdet för respektive fot för samtliga tidpunkter. De övriga är
samtliga av de sex kombinationerna som hittades med hjälp av de stora matriserna som byggdes upp
utifrån möjliga startintervall. De kombinationerna har excentricitet som är under 2 % eller någon
enstaka tidsperiod som överskrider 2 %. Det är två kombinationer som har ungefär dubbelt så många
tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet och dessa är max- respektive
startvärdeskombinationerna. För kombinationen med startvärdena för tidsserien underskrids 2 %
excentricitet vid samtliga tidpunkter medan kombinationen med respektive fots maxvärde
överskrider 2 % excentricitet vid 278 tidpunkter vilket motsvara 3,3 % av tidpunkterna. Den sista
30
kombinationen med minvärdet för respektive statorfot överskrider 1 % excentricitet vid ungefär 65 %
av tidpunkterna och 2 % excentricitet vid 8 % av tidpunkterna.
Tabell 15: Visar antalet tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet respektive 2 % excentricitet för respektive
referenskombination under driftperiod 1 för G6. Totalt antal datapunkter i dataserien är 8521 st.
Period 1
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Tot Antal:
8521
Startvärde
Max
Min
Medel
2510
2969
5584
1511
29,46
34,84
65,53
17,73
0
278
687
0
0
3,26
8,06
0
Snäv 1% Snäv 2% Normal 1% Normal 2% Vid 1% Vid 2%
1212
1407
1214
1427
1220
1453
14,22
16,51
14,25
16,75
14,32
17,05
3
0
2
0
2
0
0,04
0
0,02
0
0,02
0
För driftperiodperiod 2 då det endast är de fyra kombinationer som undersökt tyder resultaten på att
excentriciteten är större än för driftperiod 1. Detta ses dels genom att den kombination med lägst
antal tidpunkter där excentriciteten överskrider 1 % är kombinationen med medelvärdena med 30 %
av tidpunkterna. Detta kan jämföras med period 1 då motsvarande var 17 %. Även kombinationerna
med max- respektive startvärdena har ungefär dubbelt så många tidpunkter över 1 % excentricitet,
vilket innebär ungefär 60-70 % av tidpunkterna. Tre av fyra av kombinationerna har också högre
andel av tidpunkter som överskrider 2 % excentricitet. Det är endast kombinationen med
medelvärdena som fortfarande har ungefär 0 % av tidpunkterna där excentriciteten överskrider 2 %.
Övriga tre kombinationer har över 2 % excentricitet vid 28-36 % av tidpunkterna vilket kan jämföras
med 0-8 % under den första driftperioden.
Tabell 16: : Visar antalet tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet respektive 2 % excentricitet för respektive
referenskombination under driftperiod 2 för G6. Totalt antal datapunkter i dataserien är 8666 st.
Period 2
Tot Antal:
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Startvärde
6603
76,19
2443
28,19
8666
Max
5590
64,5
1617
18,66
Min
7184
82,9
3101
35,78
Medel
2580
29,77
8
0,09
När de olika kombinationerna undersöks med avseende på excentricitetens position så visar det sig
att alla kombinationerna ger ungefär samma vinkel då maskinen svalnar av oavsett driftperiod. Den
ursprungliga excentriciteten när rundhetsmätningen utfördes var 1,33 % med en vinkel från första
statorfoten på 89,1° medsols. Detta innebär att statorns excentricitet var vid positionen för statorfot
3. Samtliga undersökta kombinationer hade en vinkel för excentriciteten på mellan 10 och 120
grader, vilket motsvarar positionerna för fot 1 till fot 4. De flesta kombinationerna excentricitet låg
kring 60-100 grader vilket motsvarar placeringen för fot 2 och 3. Detta tyder på att statorn i
31
nederkant har ungefär samma position när aggregatet är kallt som vid rundhetsmätningen av
statorn. Detta medför att alla kombinationer verkar ge en bra bild av statorn position, det som skiljer
dom åt är värdena på excentriciteten.
Tabell 17: Visar ungefär kring vilka vinklar excentriciteten är för de olika referenskombinationerna under driftperiod 1
och 2 för G6. Med vinkel kall menas vinkeln då generatorn svalnat av och med vinkel varm menas vinkeln då generatorn
är varm. Då det är flera olika vinkelintervall för respektive referenskombination och driftläge innebär det att vinkeln
varierar under den tre månader långa driftperioden.
Period 1
Ursprunglig vinkel: 89,1°
Startvärde
Max
Medel
Vinkel kall
10-100
50-100
60-120; 90-120
Fot
1;2;3
2;3
2;3;4
Vinkel varm
270-0
ca 270
Fot
7;8;1
7
Snäv 1%
Snäv 2%
Normal 1%
Normal 2%
Vid 1%
Vid 2%
Vinkel kall 60-100; 100 60-100; 100
60-100; 100 60-100; 100 60-100; 100 60-100; 100
Fot
2;3
2;3
2;3
2;3
2;3
2;3
Vinkel varm
280-20
280-20
280-20
280-20
280-20
280-20
Fot
7;8;1
7;8;1
7;8;1
7;8;1
7;8;1
7;8;1
Period 2
Startvärde
Vinkel kall
90-100
Fot
3
Vinkel varm 100-160
Fot
3;4;5
Max
25-45;
1;2
270
7
Medel
60-70
2;3
270-300
7;8
5.2.2 G7
Resultatet skiljer sig en del för G7 jämfört med G6, exempelvis så är inte resultatet likvärdigt för de
sex olika kombinationerna som togs fram med hjälp av matriserna över möjliga kombinationer. För
G7 är nämligen resultaten olika mellan de kombinationer som minimerar antalet tidpunkter som
överskrider 1 % excentricitet och de kombinationer som minimerar antalet som överskrider 2 %. Det
finns fortfarande en likhet mellan de tre olika intervallängden vilket innebär att snäv, normal och
vidare har ungefär samma resultat sinsemellan för 1 % respektive 2 %. För de kombinationer som
minimerar 1 % excentricitet går det nämligen att få i princip alla värden att vara under både 1 och 2
% excentricitet, det är endast ungefär 0,2 % av tidpunkterna som överskrider 1 % excentricitet. För
de tidpunkter som minimerar antalet tidpunkter över 2 % excentricitet ser resultatet likvärdigt ut
som för G6 med ungefär 17 % av tidpunkterna över 1 % excentricitet men ingen tidpunkt över 2 %.
32
Tabell 18: Visar antalet tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet respektive 2 % excentricitet för respektive
referenskombination under driftperiod 1 för G7. Totalt antal datapunkter i dataserien är 8503 st.
Period 1
Tot Antal: 8503
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Snäv 1%
14
0,16
1
0,001
Snäv 2% Normal 1% Normal 2% Vid 1% Vid 2%
1452
15
1460
17
1492
17,08
0,18
17,17
0,2
17,55
0
1
0
1
0
0
0,01
0
0,01
0
För de övriga fyra kombinationerna under period 1 finns det två stycken som har relativt låga värden
på excentriciteten och två stycken med större värden. De två som har lite större värden för
excentriciteten är den kombinationen med startvärdena samt den med maxvärdena. Startvärdena
har ungefär 35 % av tidpunkterna över 1 % excentricitet vilket är i samma storleksordning som för G6
Kombinationen med maxvärdena har för G7 ungefär 70 % av tidpunkterna över 1 % excentricitet
vilket är ungefär en dubbling jämfört med samma kombination för G6. De två som då återsår är de
med min- respektive medelvärden där ungefär 5,5 respektive 2,5 % av tidpunkterna överskrider 1 %
excentricitet.
Tabell 19: Visar antalet tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet respektive 2 % excentricitet för respektive
referenskombination under driftperiod 1 för G7. Totalt antal datapunkter i dataserien är 8503 st.
Period 1
Tot Antal:
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Startvärde Max Min Medel
3019
5874 478
205
35,51
69,08 5,62 2,41
1
1
1
1
0,01
0,01 0,01 0,01
8503
För period 2 är det likt period 1 relativt höga excentricitetsvärden för kombinationerna med startrespektive maxvärdena. Båda har ungefär 61 % av tidpunkterna över 1 % excentricitet. Men ingen
tidpunkt över 2 %. För de två återstående kombinationerna, min- respektive medelvärdena, är
excentriciteterna lägre. Kombinationen med medelvärdena har så lågt som 0,55 % av tidpunkterna
över 1 % excentricitet medan kombinationen med minvärden har ungefär 10 procent av
tidpunkterna då excentriciteten överskrider 1 %. Även för dessa två är excentriciteten under 2 % vid
samtliga tidpunkter.
Tabell 20: Visar antalet tidpunkter som överskrider 1 % excentricitet respektive 2 % excentricitet för respektive
referenskombination under driftperiod 2 för G7. Totalt antal datapunkter i dataserien är 8666 st.
Period 2
Tot Antal:
Antal > 1 %
Procent
Antal > 2 %
Procent
Startvärde Max Min
Medel
5314 5290
869
48
61,32 61,04 10,03
0,55
0
0
0
0
0
0
0
0
8666
33
En annan del av resultatet som skiljer sig en hel del gentemot resultatet för G6 är att vinkeln för
excentriciteten när statorn är kall inte är lika för de olika kombinationerna för de två driftperioderna.
Den ursprungliga excentriciteten som mättes upp vid rundhetsmätningen var 0,8 % med vinkeln
29,2° vilket motsvarar en positionen mellan fot 1 och 2. För de kombinationer som har analyserats
skiftar vinkeln en hel del där vissa kombinationer har en vinkel som motsvara positionen för fot 1 och
2 medan vissa andra har positioner som motsvarar fot 5,6, 7 som är på motsatt sida av statorn.
Vinklarna och motsvarande position relativt fötterna för samtliga kombinationer presenteras i tabell
21 nedan.
Tabell 21: Visar ungefär kring vilka vinklar excentriciteten är för de olika referenskombinationerna under driftperiod 1
och 2 för G7. Med vinkel kall menas vinkeln då generatorn svalnat av och med vinkel varm menas vinkeln då generatorn
är varm. Då det är flera olika vinkelintervall för respektive referenskombination och driftläge innebär det att vinkeln
varierar under den tre månader långa driftperioden.
Period 1
Vinkel kall
Fot
Vinkel varm
Fot
Vinkel kall
Fot
Vinkel varm
Fot
Ursprunglig vinkel: 29,2°
Startvärde
80-20; 70-40
2;3
Max
180-200; 140
4;5;6
80-50
2,3
Snäv 1%
230-300; 300-20
6;7;8;1
180-220
7;8;1
150-160
4,5
Snäv 2%
230-160; 160-170; 100
3;4;5;6
100-200
7;8;1
Startvärde
0-50
1;2
runt 50
2
Max
30-90
2;3
runt 90
3
Min
0
1
Medel
240-320; -50-10;
6;7;8;1
180-270
5,6,7
Period 2
Vinkel kall
Fot
Vinkel varm
Fot
Min
Medel
230-280; 300 230-300; 300-320; 340
6;7;8
6;7;8;1
200-250
270-90
6,7
7,8,1,2,3
5.3 Analys av statorexcentriciteten och avvikelse från rundhet
I de kommande delarna presenteras resultatet för analysen över statorns excentricitet samt avvikelse
från rundhet utifrån de olika referenskombinationerna för statorfötternas position som redovisades i
föregående kapitel. I den här delen kommer endast sammanfattande tabeller att visas. Samtliga
grafer över excentriciteten samt dess vinkel presenteras i bilaga 2.
5.3.1 Excentricitet G6
Då excentriciteten för G6 beräknas utifrån de framtagna referenskombinationerna så skiftar både
värdena och formen på kurvan över excentriciteten mellan de olika alternativen samt mellan de två
olika driftperioderna. Exempelvis är differensen mellan högsta och lägsta värdet på excentriciteten
mellan de olika alternativen för driftperiod 1 som lägst 1,9 procentenheter och som högst 2,9
procentenheter, då alternativet med noll som referenspunkt används. Den minsta skillnaden erhölls
34
för kombinationen med medelvärdena samt för den med startvärdena och den högsta gällde för den
med minvärdena för respektive fot, se tabell 22. För driftperiod 2 är skillnaden mellan största och
minsta värde för excentriciteten större då den minsta differensen nu är 2,1 procentenheter och den
största är 3,3 procentenheter. En intressant skillnad här är att det är alternativet med nollpunkten
som ger minst differens (hade klart högst differens för driftperiod 1) tätt följt av alternativet med
medelvärdet. De kombinationer med högst differens är max och min där skillnaden är 3,3
procentenheter.
Tabell 22: Visar excentriciteten för de valda referenskombinationerna under driftperiod 1 och 2 för G6. Excentriciteten är
angiven i procent.
Min
[%]
Nollpunkt 1,1122
Startvärde
0
Max
0,0057
Min
0,0037
Medel
0,0158
Snäv 1%
0,0063
Snäv 2%
0,0482
Normal 1% 0,0106
Normal 2% 0,0581
Vid 1%
0,0078
Vid 2%
0,0326
Period 1
Max
[%]
4,3463
1,8896
2,4837
2,8572
1,9106
2,0684
1,9996
2,0447
1,9973
2,0517
1,9965
Medel Diff
Period 2
[%]
2,7005 3,2 Nollpunkt
0,8387 1,9 Startvärde
0,9364 2,5 Max
1,2257 2,9 Min
0,6143 1,9 Medel
0,6769 2,1
0,7053
2
0,6846
2
0,7122 1,9
0,677
2
0,698
2
Min
[%]
0,7312
0
0,0104
0,0178
0,0063
Max
[%]
2,8737
3,0493
3,349
3,3263
2,1771
Medel Diff
[%]
1,5887 2,1
1,602
3
1,2879 3,3
1,8125 3,3
0,7382 2,2
Om istället medelvärdet för excentriciteten undersöks så ses det att även den skiljer sig mellan de
olika alternativen och tidsperioderna. Även den är generellt lägre för tidsperiod 1 jämfört med period
2 vilket ytterligare tyder på att excentriciteten är något högre för den senare tidsperioden. För den
första tidsperioden är det lägsta medelvärdet 0,61 % och det högsta 1,22 %. Det lägsta värdet hade
referenskombinationen med medelvärdena av statorfotspositionerna och det högsta värdet hade
kombinationen med minvärdena av statorfotspositionerna. Övriga kombinationerna hade värden
mellan 0,67 och 0,93 %. För driftperiod 2 var det lägsta medelvärdet för excentriciteten 0,74 % och
den högsta var 1,81 %. Även här var det kombinationerna med medelvärdena över
statorfotspositionerna som hade lägst värde och kombinationen med minvärdena som hade högst.
De andra kombinationerna hade värden mellan 1,29 och 1,60 %. Precis som för differensen mellan
högsta och lägsta värdet på excentriciteten är medelvärdet över excentriciteten generellt högre för
driftperiod 2 jämfört med driftperiod 1, se tabell 22.
Som tidigare beskrivits är det också intressant att se hur kurvan för excentriciteten över tid ser ut och
även där skiljer det sig en del mellan de olika alternativen på kombinationer samt driftsperioder. Det
finns i huvudsak två olika former på dessa. En där excentriciteten har lokala minpunkter då maskinen
svalnar av (se figur b2-12), en där kurvan har lokala maxpunkter då statorn svalnar av (se figur b211). De flesta alternativen är av den andra formen där värdena ökar då statorn svalnar av, detta
beror på att det i dessa fall används en referenskombination som har värden som motsvarar
statorfotspositioner vid drift. De gånger som kurvan är avtagande vid avsvalning finns sambandet att
det är referenskombinationer som motsvarar kall maskin. Detta innebär att det framför allt verkar
35
vara valet av referenskombination och vad den kombinationen motsvarar för driftläge som är
avgörande för kurvans form och inte direkt fötternas funktion.
5.3.2 Excentricitet G7
Likt för G6 så är det skillnader mellan differensen för max och minvärdet på excentriciteten för de
olika alternativen och tidsperioderna, en tydlig skillnad är dock att differensen är lägre än för G6. För
G7 är minsta värdet under första driftperioden 1,0 procentenheter och det största differensen är 1,9
procentenheter. Den kombination som ger det lägsta värdet är den kombinationen från det snävare
intervallet som minimerar antalet excentriciteter som överskrider 1 %, den kombination som ger
högsta värdet är kombinationen med tidsperiodens startvärden. Övriga kombinationer har värden
differenser mellan 1,4 och 1,6 procentenheter. För driftperiod 2 har differenserna i princip samma
värden som för de motsvarande kombinationerna för driftperiod 1. Här har den lägsta differensen
värdet 1,2 procentenheter medan det högsta värdet är 1,7 procentenheter. Den kombination som
ger lägst differens är den med medelvärdena för statorfötternas position och den som ger störst
differens är precis som för föregående driftperiod kombinationen med driftperiodens startvärden.
Övriga två kombinationer har differenser på 1,5 och 1,6 procentenheter, se tabell 23.
Tabell 23: Visar excentriciteten för de valda referenskombinationerna under driftperiod 1 och 2 för G7. Excentriciteten är
angiven i procent.
Min
[%]
Nollpunkt 0,9747
Startvärde
0
Max
0,1216
Min
0
Medel
0,0085
Snäv 1%
0,005
Snäv 2%
0,0166
Normal 1% 0,0018
Normal 2% 0,0058
Vid 1%
0,0051
Vid 2%
0,0093
Period 1
Max
[%]
3,6385
1,899
1,692
1,541
1,263
1,031
1,448
2,2823
1,9994
2,2787
1,9972
Medel Diff
Period 2
[%]
1,9563 2,7 Nollpunkt
0,8314 1,9 Startvärde
1,1064 1,6 Max
0,5151 1,5 Min
0,4411 1,3 Medel
0,4988
1
0,743 1,4
0,4997 2,3
0,6769
2
0,5006 2,3
0,6739
2
Min
[%]
1,8011
0
0,0629
0,0065
0,0018
Max
[%]
3,5396
1,7063
1,6273
1,5113
1,1934
Medel
[%]
2,4405
1,0601
1,023
0,5199
0,3768
Diff
1,7
1,7
1,6
1,5
1,2
Även medelvärdet skiftar en del beroende på vilket alternativ på referenskombination som
undersöks. För tidsperiod 1 varierar excentricitetens medelvärde mellan 0,4 och 1,1 % och det är
samma variation som för tidsperiod 2 som också har värden mellan 0,4 och 1,1 %. För bägge
perioderna är det referenskombinationen med medelvärdet av statorfotspositionerna som ger lägst
värde och det är kombinationerna med max- respektive startvärdena som ger de högsta värdena, se
tabell 23.
Även för G7 är det svårt att relatera något om statorfötternas funktion till de kurvor över
excentriciteten som fås fram utifrån den gjorda analysen då de är väldigt beroende av valet av
referenskombination. Det finns även här samma typer av utseende för kurvorna som beskrevs i kap
5.3.1 om G6.
36
6 Slutsats
I följande kapitel ska de olika resultaten diskuteras och kopplas gentemot varandra för att ge en
helhetsbild av de glidande statorfötternas funktion. Det kommer även att pressenteras
rekommendationer till Jämtkraft AB om möjliga framtida åtgärder och analysmöjligheter för att
kontrollera fötternas funktion framöver.
Ett stort problem som påverkat upplägget för den här studien är det faktum att statorfötternas
ursprungliga positionsvärden inte kunnat erhållits. Därmed har inte någon exakt excentricitet eller
avvikelse från rundhet kunnat beräknas. Det ledde till att arbetet istället lagts upp så att det delvis
undersökts om det finns någon eller några kombinationer som verkar rimliga som
referenskombinationer. Analysen av detta har också den försvårats av det faktum att den teoretiska
basen för hur glidande statorfötter beter sig under drift är närmast obefintlig. Analysen som gjorts
har dock visat att det finns ett antal kombinationer för respektive generator och driftperiod som ger
värden som är rimliga utifrån de givna garantivillkoren. Detta medför att det inte går att utesluta att
statorfötterna fungerar som dom ska och detta resonemang kommer att beskrivas i kap 6.1. Det går
å andra sidan att urskilja vissa tendenser i resultatet som gör att det inte heller går att utesluta att
någon eller några av statorfötterna har avvikande funktion jämfört med de lämnade garantivillkoren.
Detta kommer att diskuteras i kap 6.2
6.1 Resultat som tyder på att statorfötterna fungerar bra
Som beskrevs i kap 1.2 så hade båda generatorerna ungefär 1 % excentricitet i statorns nederkant
vid rundhetsmätningarna innan drifttagning. Detta medförd att det därför borde vara troligt att
statorns excentricitet när maskinen svalnar av under drift därför borde vara runt 1 % istället för 0
som det borde vara för en idealt helt symetriskt byggd maskin. Resultaten för de två generatorerna
visar att medelvärdet under driftperioderna hamnar mellan 0,5 och 1,5 % excentricitet för nästan
samtliga referenskombinationer (tabell 22 och 23). Samtidigt visar resultaten att det är möjligt att
finna möjliga referenskombinationer som gör att excentriciteten får värden kring 1 % då generatorn
svalnar. Dessa fås då referensvärden har värden som motsvarar statorfötternas position då
generatorn är kall. Analysen visar också att vinkeln för excentriciteten är ungefär densamma när
statorn svalnar av som vid rundhetsmätningen. Dessa resultat tillsammans visar att respektive stator
har ungefär samma position när generatorn svalnar av som innan aggregatet togs i drift vilket går att
tolka som att fötterna därmed fungerar enligt plan.
Den visuella analysen av fötternas rörelser visade att framförallt G6 under den första driftperioden
hade visa fötter som hade rörelser som indikerade att slip-stick eventuellt förekom. Dessa tendenser
avtog sedan med tiden och under driftperiod 2 var det endast en statorfot som hade sådana
rörelser. Detta kan tolkas som att det kan ha varit någon defekt på statorfötterna som försvunnit
med tiden. Exempel på sådana skulle kunna vara någon ojämnhet vid glidytorna som nöts ner under
driften och därmed inte längre påverkar funktionen. Det kan också vara så att statorfoten var
felriktad vid installationen men att den har rört sig under drift så att den nu är bättre riktad. För G7
fanns inga tydliga tendenser till slip-stick vilket ger en indikation på att de fötterna fungerar väl.
6.2 Resultat som tyder på bristande funktion
Som det beskrevs i stycket ovan visade den visuella analysen av statorfötternas rörelser att det fanns
tydliga tendenser till slip-stick för ett antal av G6 fötter. Dessa tendenser syns nästan vid varje
tidpunkt då generatorn svalnar av och statorn krymper. Det fann dock inte några sådana tendenser
37
under värmekörningarna av generatorn som utfördes i slutet av driftperiod 2. Detta är inte helt
oväntat då uppvärmningen och avsvalningen av statorn var mycket snabbare än normalt vilket också
gör att fötterna utsätts för samma krafter under kortare tid. Den inledande visuella analysen visade
också att det är stora skillnader i hur mycket de olika fötterna rör sig under drift. Exempelvis är
skillnaden mellan de olika fötternas rörelseintervall stort. För G6 och de 5 tidsintervall som
undersöktes där är det största skillnaden mellan minsta och största rörelseintervall är hela 0,45 mm.
Detta sker då värmeprovet utfördes vilket motsvarar en period då statorn krymper och expanderar.
Den minsta skillnaden är 0,22 mm och den sker vid två av de 5 tidsintervallen, 1B och 2A, där också
de båda är perioder då statorn krymper. Under de två perioderna utan längre stopp, 1B och 2B, är
skillnaden 0,26 respektive 0,4 mm. Detta innebär att skillnaden i rörelseintervallens storlek är som
minst 1,6 % och som störst 3,5 % av luftgapets storlek. För G7 är motsvarande värden något mindre
då minsta skillnaden är 0,12 mm och den största skillnaden är 0,36 mm, vilket motsvarar 1 %
respektive 2,7 % av luftgapets storlek. För G7 har 3 av 4 perioder då statorn svalnar av en skillnad på
ca 0,3 mm och båda perioderna då den körs utan längre stopp är skillnaden ungefär 0,15 mm.
Analysen av referenskombinationerna visade att nästan samtliga kombinationer för G6 hade en
excentricitet som varierade mellan 0 och minst 2 %, där några kombinationer till och med hade
värden kring 3 %. Samtidigt visade det sig att vinkeln under drift för de flesta kombinationerna hade
en vinkel på excentriciteten som innebar att excentriciteten nu låg kring fot 7, 8 och 1 istället för
kring fot 3 som den gjorde innan maskinen togs i drift. Detta medför att statorn har flyttat sig en del
vilket påverkar beräkningarna för statorns genomsnittliga excentricitet då den nu ligger nära vinkeln
för statorns överkant då rundhetsmätningarna gjordes.
För G7 varierar excentriciteten i huvudsak mellan 0 och 1,7 %, vissa kombinationer varierar endast
mellan 0 och upp till 1,2 %. Då det finns kombinationer där excentriciteten blir låg under drift gör det
att det är svårt att säga något utifrån att endast fokusera på beloppet av excentriciteten då 1 % var
det gränsvärde som tillverkaren lämnade som garanti. Om även vinkeln tas i beaktande ger det en
bild av att även statorn i G7 förflyttar sig en del under drift. Exempelvis visar resultaten att vinkeln
under drift huvudsakligen är motsvarar fot 4,5,6 och 7 vilket ska jämföras med excentriciteten vid
rundhetsmätningen som då låg kring fot 1 och 2. Detta tyder på att fötterna vid G7 inte tar upp
värmeexpansionen helt optimalt vilket leder till att statorcentrum förflyttar sig under drift. Samtliga
referenskombinationer ger dock inte det här resultatet utan det finns även ett antal som tyder på att
statorn i huvudsak har ungefär samma vinkel på excentriciteten vid kall som vid varma maskin som.
Vinkeln ligger då kring 0-80° vilket motsvarar vinkeln på 29° som togs fram genom
rundhetsmätningarna.
6.3 Sammanfattande slutsats
Utifrån de olika resultat som sammanfattats i ovanstående kapitel så tyder de på att det är sannolikt
att G7 har fungerande statorfötter. Detta då excentriciteten oberoende på vilken
referenskombination har en vinkel som är i närheten av den ursprungliga vinkeln samt att storleken
på excentriciteten är inom ett lågt och snävt intervall. Analysen av statorfötternas rörelse visar inte
några tydliga tendenser på slip-stick vilket förstärker bilden av att statorfötterna för G7 har en
acceptabel funktion. Den visar dock att fötterna rör sig olika mycket vilket indikerar att fötternas
funktion inte är helt perfekt. Det bör därför vara aktuellt att undersöka statorfötterna även i
framtiden.
38
För G6 finns det ett flertal delar som ifrågasätter fötternas funktion. Den första är de tydliga
tendenserna till slip-stick som uppstår under drift, vidare är också storleken på fötternas rörelser
olika stora. Det är också så att underökningen av värdet på excentriciteten för de flesta
referenskombinationer avviker både till belopp och till vinkel jämfört med den ursprungliga
rundhetsmätningen. Det är dock viktigt att påpeka att det också går att finna referenskombinationer
som har värden på excentricitetens storlek och vinkel som är i närheten av de som statorn hade
innan drifttagning.
39
7 Diskussion
Grundidén för det här arbetet var att analysera generatorernas funktion utifrån det av leverantören
satta garantivillkoret för excentricitet. Detta skulle göras genom att analysera excentriciteten utifrån
driftdata och med hjälp av detta kunna fastställa om de levde upp till garantivillkoret eller inte.
Under arbetets gång visade det sig att det saknades dokumentation om de ursprungliga värdena på
statorfotspositionerna vilket gjorde att ett annat utförande fick användas. En annan punkt som
försvårar värderingen av fötternas funktion gällande excentriciteten är det faktum att statorn vid den
inledande rundhetsmätningen hade en viss excentricitet i överkant och en helt annan i nederkant.
Problemet har under arbetet varit att endast mätvärden motsvarande statorns underkant kunnat
erhållits genom statorfotspositionerna vilket gör att det inte går att säga något om den
genomsnittliga excentriciteten för statorn. Föra att det ska kunna göras måste även statorns
överkant mötas. Det ledde till att analysen av excentriciteten betraktade både vinkeln och värdet på
excentriciteten för att på så vis värdera hur mycket excentriciteten flyttar sig. Det som har gjorts är
därför att fötternas funktion har analyserats ur ett lite bredare perspektiv för att ge en bild av
funktionen. Men den här analysmetoden ger inget absolut svar om de uppsatta garantivillkoren
uppfylls utan har istället lett fram till sammanfattade omdömet som pressenterades i kap 6.3. Det
kommer också mynna ut i förslag till Jämtkraft om hur de kan gå vidare med att kontrollera och
utvärdera funktionen under den framtida driften. Dessa förslag pressenteras längre ned i
diskussionen.
Trotts de osäkerheter som funnits i och med bristen på startvärden för statorfötternas startposition
kan det erhållna resultatet från studien anses vara stabilt. En av huvudorsakerna är att de olika
referenskombinationerna som användes i analysdelen ger liknande resultat samt att resultaten är
rimliga. Det finns ingen kombination som ger ett totalt orimligt svar vilket tolkas som att valet av
referenskombinationer var vettigt. Sedan är det viktigt att komma ihåg att vissa kombinationer och
då främst för G6 ger resultat som tyder på dåligt fungerande statorfötter men resultatet i sig är inte
orimliga. Exempel på ett sådant resultat är kombinationen av statorfötternas minvärden som ger att
excentriciteten i medeltal är 1,2 % och att den varierar mellan 0 och 3 %. De är definitivt rimliga
värden att få men de är inte troliga att vara representativa då övriga kombinationer ger andra
resultat som är mer överensstämmande med varandra.
Ett annat faktum som gör att resultaten kan anses rimliga och stabila är att vid analysen av möjliga
referenskombinationer så erhölls samma resultat oberoende av intervallängden samt steglängden
mellan de möjliga statorfotskombinationerna. Det gör det troligt att de framtagna
referenskombinationerna i någon mån representerar de sökta startvärdena. Men det går inte med
säkerhet att säga det och för att kunna göra det med säkerhet krävs det att en ny rundhetsmätning
görs av respektive stator för att på så vis få en exakt bild av statorns utseende i relation till de
aktuella statorfotspositionerna.
Även osäkerheten i resultatet pga osäkerheten i givarna kan anses mycket liten då givarnas
beräknade osäkerhet är så liten att den påverkar mätvärdet först i 5 decimalen. Detta gör att den
senare beräknade excentriciteten inte påverkas nämnvärt av detta då resultatet inte kommer att
påverka den första och andra decimalen för excentriciteten som är de mest intressanta.
40
Trots det relativt stabila resultatet är det viktigt att poängtera att det inte på något vis är fastslaget
huruvida generatorerna uppfyller garantivillkoren för excentricitet. Orsaken till detta är, som tidigare
diskuterats, frånvaron av statorfötternas ursprungliga startvärden.
7.1 Rekommendationer till Jämtkraft
Nedan presenteras rekommendationer till Jämtkraft som de kan utgå ifrån för att i framtiden
övervaka samt ytterligare utvärdera statorfötternas funktion.
7.1.1 Kontrollera funktionen efter smörjning.
Då det trotts att generatorerna levererades med smörjnipplar på statorfötterna för att möjliggöra
smörjning av glidytorna fanns det ingen dokumentation om hur ofta eller hur mycket de ska smörjas.
Andritz Hydro har däremot erbjudit sig att komplettera den ursprungliga drift och
skötselinstruktionen över generatorerna med information om hur detta ska utföras. Det är med
fördel för Jämtkraft att de ser till att detta utförs för att ha dokumentation om hur utförandet av
smörjningen av glidytorna ska ske.
En annan åtgärd som Jämtkraft kan göra för att kontrollera effekten av smörjningen av glidytorna är
att undersöka statorfötternas funktion innan och efter en sådan åtgärd. Ett exempel på hur detta kan
utföras är att först kontrollera statorfötternas beteende utifrån slip-stick samt skillnader mellan
statorfötternas rörelseintervall under en tidsperiod innan glidytorna smörjs. Sedan ska samma saker
analyseras under en driftperiod på några veckor efter att smörjningen skett. Orsaken till att det
rekommenderas att analysen sker med data från ett antal veckor är för att generatorn ska hinna nå
en stabil temperatur.
7.1.2 Regelbundet kontrollera fötternas position i samband med längre stopp.
Ett enkelt sätt att ha en regelbunden uppföljning av fötternas funktion är att analysera
positionsvärden i samband med längre stopp. Görs detta vid ett längre stopp, hinner statorn svalna
av tillräckligt. Normalt tar det fyra till sju dagar för att statorn ska svalna av till en acceptabel
temperatur. Det som sedan bör göras är att undersöka hur mycket fötterna sedan rör sig under de
första veckornas drift för att på så vis undersöka om det finns någon fot som rör sig mer eller mindre
än de andra.
7.1.3 Utföra en ny rundhetsmätning och sätta ut fixpunkter.
Den bästa metoden för att Jämtkraft ska kunna kontrollera excentriciteten exakt utifrån
garantivillkoren är att utföra en ny rundhetsmätning och att då statorfötternas position utifrån det
relateras till en rund maskin. På så vis kan korrekta referensvärden erhållas och excentriciteten kan
därefter beräknas exakt. Det finns dock en osäkerhet och det är huruvida givarna är korrekt eller inte,
det vill säga om de mäter i radiell riktning eller om de avviker och därmed genererar ett skalningsfel
till resultatet. För att kontrollera detta rekommenderas också att fixpunkter monteras på
statorfötterna för att enkelt kunna kontrollera de olika givarnas mätvärden. Ett exempel på
schematisk skiss över mätning med fixpunkter ses i Rasmussens arbete. [5] Det kan också vara bra att
montera fixpunkter vid statorns överkant för att på så vis kunna kontrollera statorns rörelser även
där för att i framtiden kunna kontrollera statorns genomsnittliga excentricitet.
Dessa åtgärden är inte nödvändiga att göra i nuläget utan rekommenderas att utföras i samband
med att generatorerna har varit i drift i ca 4 år så att eventuella garantivillkor vid upptäckta fel kan
åberopas. Rekommendationen är därför att kontrollera detta vid något planlagt längre stopp under
41
det fjärde driftåret. Det vore också mycket bra om förutsättningarna för denna åtgärd har diskuterats
med tillverkaren för att säkerställa att de båda parter accepterar resultatet.
7.2 Förslag på framtida studier
Det finns idag en osäkerhet hur mycket excentriciteten påverkar livslängden för en generator. Det
gör det därmed svårt för ägarna av anläggningarna att värdera hur mycket arbete som är värt att
utföra för att minska excentriciteten och andra faktorer som påverkar den magnetiska balansen i
generatorn. [4]Det vore därför intressant att framöver utföra ett eller flera projekt som studerar hur
excentriciteten påverkar generatorns slitage genom bland annat ökad magnetisk obalans. På det
viset kan det förhoppningsvis fås fram ett värde på hur mycket excentriciteten påverkar livslängden.
Det skulle göra det enklare för både leverantörer och kraftstationsägarna att värdera arbetet för att
minska excentriciteten i generatorerna.
42
8 Referenser
[1] Jämtkraft AB. Vi kraftsamlar. http://www.jamtkraft.se/om-jamtkraft/om-foretaget/vilka-ar-vi/vikraftsamlar/ [2014-11-10]
[2] Jämtkraft AB. Här finns kraften. http://www.jamtkraft.se/om-jamtkraft/ [2014-11-10]
[3] Wåhlen, O. Jämtkraft AB. [Intervju] 2014
[4] Karlsson, T. Norconsult AB. [Intervju] 2014
[5] Rasmussen, A. (2013) Förstudie för kvalitetssäkring av glidande förband vid Hissmofors
vattenkraftstation. Uppsala Universitet. Examensarbete (UPTEC-ES 13014)
[6]Lindström, B-O. Jämtkraft AB. [Intervju] 2014
[7] Li Zhenggui, Yang Fengyu, Si Guolei, et al. Analysis on out-of-roundness of low-head
hydrogenerator under operation
condition[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the
CSAE), 2013, 29(24):79-85. (in Chinese with English abstract)
[8] Larsson, M. (2008) Fundament för vattenkraftsgeneratorer - analys av krafter och deformationer.
Luleå Tekniska Universitet. Examensarbete (2010:062 CIV)
[9] Besiktningsprotokoll från rundhetsmätning för G6 och G7 utfört 2013-08-21 samt 2013-08-22.
Andritz Hydro.
[10]Ritning över stator för G6 och G7. Ritningsbenämning: 3460907_Slot and iron RTD arrangement
[11] Lundin, U. Uppsala Universitet. [Intervju] 2014
[12] Lindgren, B. (2014)Kompendium Mätteknik, Del 1 - Mätvärdesbehandling. Institutionen för fysik
och astronomi. Uppsala Universitet. [Lärobjekt]
[13]Produktblad givare. Proximity Transducers, Seismic Sensors and Accessories - 11mm Proximity
Probe TM0110 System. ProvibTech. [elektronisk] Tillgänglig:
http://www.provibtech.com/pdf/TM0110.pdf [2014-11-28]
43
9 Bilagor
9.1 Bilaga 1 - Sammanställning av referenskombinationerna
Tabell B1-1: Sammanställning av de olika referenskombinationernas värden på statorfötterna för G6 samt data över det
intervall som användes som grund vid konstruktionen av referenskombinationerna.
Fot
Min
Max
Diff
Medel
1
2,456
2,61
0,154
2,53
2
2,483
2,616
0,133
2,55
3
2,5718
2,704
0,1322
2,64
4
2,443
2,608
0,165
2,53
5
2,604
2,742
0,138
2,67
6
2,669
2,769
0,1
2,72
7
2,499
2,598
0,099
2,55
8
2,419
2,601
0,182
2,51
1
2,49
2,5
2,51
2,52
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
2
2,51
2,52
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
2,58
2,59
3
2,6
2,61
2,62
2,63
2,64
2,65
2,66
2,67
2,68
4
2,49
2,5
2,51
2,52
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
5
2,63
2,64
2,65
2,66
2,67
2,68
2,69
2,7
2,71
6
2,68
2,69
2,7
2,71
2,72
2,73
2,74
2,75
2,76
7
2,51
2,52
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
2,58
2,59
8
2,47
2,48
2,49
2,5
2,51
2,52
2,53
2,54
2,55
1
2,43
2,455
2,48
2,505
2,53
2,555
2,58
2,605
2,63
2
2,45
2,475
2,5
2,525
2,55
2,575
2,6
2,625
2,65
3
2,54
2,565
2,59
2,615
2,64
2,665
2,69
2,715
2,74
4
2,43
2,455
2,48
2,505
2,53
2,555
2,58
2,605
2,63
5
2,57
2,595
2,62
2,645
2,67
2,695
2,72
2,745
2,77
6
2,62
2,645
2,67
2,695
2,72
2,745
2,77
2,795
2,82
7
2,45
2,475
2,5
2,525
2,55
2,575
2,6
2,625
2,65
8
2,41
2,435
2,46
2,485
2,51
2,535
2,56
2,585
2,61
1
2,33
2,38
2,43
2,48
2,53
2,58
2,63
2,68
2,73
2
2,35
2,4
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
3
2,44
2,49
2,54
2,59
2,64
2,69
2,74
2,79
2,84
4
2,33
2,38
2,43
2,48
2,53
2,58
2,63
2,68
2,73
5
2,47
2,52
2,57
2,62
2,67
2,72
2,77
2,82
2,87
6
2,52
2,57
2,62
2,67
2,72
2,77
2,82
2,87
2,92
7
2,35
2,4
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
8
2,31
2,36
2,41
2,46
2,51
2,56
2,61
2,66
2,71
Snävare
Fot
Start
Slut
Normal
Fot
Start
Slut
Vidare
Fot
Start
Slut
44
Tabell 24: Sammanställning av de olika referenskombinationernas värden på statorfötterna för G7 samt data över det
intervall som användes som grund vid konstruktionen av referenskombinationerna.
Fot
Min
Max
Diff
Medel
1
2,61
2,674
0,064
2,64
2
2,798
2,921
0,123
2,86
3
2,723
2,847
0,124
2,79
4
2,787
3,057
0,27
2,92
5
2,777
2,835
0,058
2,81
6
2,803
2,897
0,094
2,85
7
2,732
2,8368
0,1048
2,78
8
2,737
2,859
0,122
2,8
1
2,6
2,61
2,62
2,63
2,64
2,65
2,66
2,67
2,68
2
2,82
2,83
2,84
2,85
2,86
2,87
2,88
2,89
2,9
3
2,75
2,76
2,77
2,78
2,79
2,8
2,81
2,82
2,83
4
2,88
2,89
2,9
2,91
2,92
2,93
2,94
2,95
2,96
5
2,77
2,78
2,79
2,8
2,81
2,82
2,83
2,84
2,85
6
2,81
2,82
2,83
2,84
2,85
2,86
2,87
2,88
2,89
7
2,74
2,75
2,76
2,77
2,78
2,79
2,8
2,81
2,82
8
2,76
2,77
2,78
2,79
2,8
2,81
2,82
2,83
2,84
1
2,54
2,565
2,59
2,615
2,64
2,665
2,69
2,715
2,74
2
2,76
2,785
2,81
2,835
2,86
2,885
2,91
2,935
2,96
3
2,69
2,715
2,74
2,765
2,79
2,815
2,84
2,865
2,89
4
2,82
2,845
2,87
2,895
2,92
2,945
2,97
2,995
3,02
5
2,71
2,735
2,76
2,785
2,81
2,835
2,86
2,885
2,91
6
2,75
2,775
2,8
2,825
2,85
2,875
2,9
2,925
2,95
7
2,68
2,705
2,73
2,755
2,78
2,805
2,83
2,855
2,88
8
2,7
2,725
2,75
2,775
2,8
2,825
2,85
2,875
2,9
1
2,44
2,49
2,54
2,59
2,64
2,69
2,74
2,79
2,84
2
2,66
2,71
2,76
2,81
2,86
2,91
2,96
3,01
3,06
3
2,59
2,64
2,69
2,74
2,79
2,84
2,89
2,94
2,99
4
2,72
2,77
2,82
2,87
2,92
2,97
3,02
3,07
3,12
5
2,61
2,66
2,71
2,76
2,81
2,86
2,91
2,96
3,01
6
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
2,95
3
3,05
7
2,58
2,63
2,68
2,73
2,78
2,83
2,88
2,93
2,98
8
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
2,95
3
Snävare
Fot
Start
Slut
Normal
Fot
Start
Slut
Vidare
Fot
Start
Slut
45
9.2 Bilaga 2 - Figurer över excentriciteten och dess vinkel
Nedan presenteras de figurer som hör samman med resultatdelarna i kap 5.2 samt 5.3. Först
presenteras de figurer som hör ihop med G6 och sedan presenteras de figurer som hör ihop med G7.
9.2.1
G6
Figur B2-1: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen med startvärdena.
Figur B2-2: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen med maxvärdena.
46
Figur B2-3: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen med minvärdena.
Figur B2-4: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen med medelvärdena.
47
Figur B2-5: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen snävare 1 %.
Figur B2-6: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen snävare 2 %.
48
Figur B2-7: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen normal 1 %.
Figur B2-8: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen normal 2 %.
49
Figur B2-9: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen vidare 1 %.
Figur B2-10: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 1 med referenskombinationen vidare 2 %.
50
Figur B2-11: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 2 med referenskombinationen med startvärdena.
Figur B2-12: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 2 med referenskombinationen med maxvärdena.
51
Figur B2-13: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 2 med referenskombinationen med minvärdena.
Figur B2-14: Excentriciteten samt dess vinkel för G6 driftperiod 2 med referenskombinationen med medelvärdena.
52
9.2.2
G7
Figur B2-15: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen med startvärdena. Notera
att de enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har därför
inte tagits i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
Figur B2-16: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen med maxvärdena. Notera
att de enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har därför
inte tagits i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
53
Figur B2-17: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen med minvärdena. Notera
att de enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har därför
inte tagits i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
Figur B2-18: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen med medelvärdena.
Notera att de enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har
därför inte tagits i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
54
Figur B2-19: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen snävare 1 % . Notera att de
enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har därför inte tagits
i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
Figur B2-20: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 1 med referenskombinationen snävare 2 % . Notera att de
enskilda topparna som uppstår kring månadsskiftet februari/mars är endast en tidpunkt var och det har därför inte tagits
i beaktande under analysen då de anses vara felaktiga punkter.
55
Figur B2-21: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 2 med referenskombinationen med startvärdena.
Figur B2-22: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 2 med referenskombinationen med maxvärdena.
56
Figur B2-23: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 2 med referenskombinationen med mintvärdena.
Figur B2-24: Excentriciteten samt dess vinkel för G7 driftperiod 2 med referenskombinationen med medelvärdena.
57
9.3 Bilaga 3 - Samband mellan effekt, temperatur och statorfotsposition
I följande bilaga kommer sambanden mellan generatorns effekt statortemperaturen samt
statorfotspositionen att beskrivas. Det görs genom att ett antal presenteras som visar valda
tidsperioder för G6 under den första driftperioden. Anledningen till att det endast presenteras
figurer över G6 är att det är likvärdiga samband oavsett vilket tidsperiod eller generator som
studeras. Därför har en perioder mellan den 29:e mars och 14:e april valts ut för G6. Anledningen till
att dessa perioder valdes är för att det då finns perioder med kortare stopp samt perioder med
längre stopp. Det innebör att det går att visa hur statorfotspositionen ändras med ändrad effekt och
statortemperatur.
Nedan visar figur B3-2 hur temperaturen varierar för samtliga temperaturgivare under hela den
första 3 tremånader långa driftperioden. Notera att den långa period med konstant värde är felaktig
då statorn i verkligheten inte hade konstant temperatur under den här perioden, det kan konstateras
då effekten varierar under samma period (figur B3-1) vilket innebär att temperaturen också varierar i
verkligheten. Det beror istället på att det antingen uppstod fel i givarna och datasystemet som lagra
datavärdena eller så uppstod det ett fel i samband med att data hämtades från databasen. Då det
finns ett flertal temperaturgivare utplacerade i olika delar av statorn blir det ingen överskådlig data
om alla temperaturkurvor visas som i B3-2. Därför kommer det hädanefter figurer då medelvärdet
för samtliga temperaturer visas istället. Exempel på detta kan ses i B3-3.
Figur B3-1: Den uppmätta aktiva effekten på G6. Notera att den är angiven som medelvärde för varje timme.
58
Figur B3-2: Värden för samtliga temperaturgivare i statorn på G6. Den period med konstanta värden har felaktiga värden.
Figur B3-3: Medelvärdet för samtliga temperaturgivare i statorn på G6. Den period med konstanta värden har felaktiga
värden.
Då det är väldigt svårt att utläsa hur snabbt temperaturen svarar på en effektändring presenteras
nedan ett snävare intervall mellan den 29:e mars och 14:e april. Först visas effekten under perioden i
figur B3-4 följt av medeltemperaturen i figur B3-5 och statorfotspositionen i B3-6.
59
Figur B3-4: Den uppmätta aktiva effekten på G6. Notera att den är angiven som medelvärde för varje timme.
Figur B3-5: Värden för samtliga temperaturgivare i statorn på G6.
60
Figur B3-6: Statorfotspositionen för samtliga statorfötter på G6.
Graferna ovan visar på att temperaturen reagerar direkt på en effektändring men att det vid normal
avsvalning tar mycket längre tid för temperaturen att ändras jämfört med effekten. Vid uppvärmning
är tidskillnaden inte alls lika stor. De visar också att statorfötterna inte är lika snabba och framförallt
inte lika symetriska i sina ändringar. Här visas återigen att det framförallt är någon/några av fötterna
som hanterar värmeändringarna och rör sig därefter medan vissa andra inte rör sig nämnvärt.
61